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DE102008004218A1 - Dynamic soot emission determining method for internal-combustion engine i.e. diesel engine, involves forming stationary model, determining stationary soot emission and determining dynamic soot emission - Google Patents

Dynamic soot emission determining method for internal-combustion engine i.e. diesel engine, involves forming stationary model, determining stationary soot emission and determining dynamic soot emission Download PDF

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DE102008004218A1
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Abstract

The method involves forming a stationary model for determining a stationary soot emission on basis of measured values determined by stationary measurement of an internal-combustion engine in an engine operating region, where the model describes stationary soot emission depending on stationary lambda value. The stationary soot emission is determined for dynamic lambda value by interpolation or extrapolation from the model. The dynamic soot emission is determined as difference between the stationary soot emission for dynamic lambda value and stationary soot emission for stationary lambda value. Independent claims are also included for the following: (1) an internal-combustion engine operation controlling device comprising a characteristic diagram (2) a computer program for determining dynamic soot emission arising during operation of an internal-combustion engine.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung einer während des Betriebs einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Dieselmotors, auftretenden dynamischen Rußemission.The The invention relates to a method for determining a during the Operating an internal combustion engine, in particular a diesel engine, occurring dynamic soot emission.

Die Erfindung betrifft auch ein Steuergerät zur Steuerung und Regelung einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Dieselmotors, wobei das Steuergerät mindestens ein Kennfeld aufweist und mittels des Kennfelds eine dynamische Rußemission während des Betriebs der Brennkraftmaschine ermittelbar ist.The The invention also relates to a control device for control and regulation an internal combustion engine, in particular a diesel engine, wherein the control unit has at least one map and by means of the map a Dynamic soot emission during the Operation of the internal combustion engine can be determined.

Die Erfindung betrifft ferner ein Computerprogramm, das auf einem Rechengerät, insbesondere auf einem Steuergerät, ablauffähig ist.The The invention further relates to a computer program that is based on a computing device, in particular on a control unit, executable is.

Zur Steuerung und/oder Regelung des Betriebs einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Dieselmotors mit einem Partikelfilter, werden den Betrieb der Brennkraftmaschine beeinflussende Einflussfaktoren durch Sensoren erfasst und einem Steuergerät zugeführt. Das Steuergerät weist dabei eine Speichereinheit auf, in die für ein oder mehrere Einflussfaktoren Ausgangswerte für bestimmte Zielgrößen hinterlegt sind. Die Speichereinheit ist hierbei beispielsweise als sogenanntes Kennfeld ausgebildet. Die während des Betriebs der Brennkraftmaschine mittels der Sensoren erfassten Werte der Einflussfaktoren werden einer Funktionseinheit in dem elektronischen Steuergerät zugeführt, die aus den in dem Kennfeld gespeicherten Ausgangswerten diejenigen Ausgangswerte auswählt, die den erfassten Werten der Einflussfaktoren zugeordnet sind. Diese durch das Steuergerät bzw. die Funktionseinheit in dem Steuergerät ermittelten Ausgangswerte für die Zielgrößen werden zur Steuerung und/oder Regelung des Verbrennungsmotors herangezogen.to Control and / or regulation of the operation of an internal combustion engine, in particular a diesel engine with a particulate filter, be the influencing factors influencing the operation of the internal combustion engine detected by sensors and fed to a control unit. The control unit points doing a memory unit, in which for one or more factors Initial values for certain target values deposited are. The memory unit is in this case for example as so-called Characteristic map formed. The while the operation of the internal combustion engine detected by the sensors Values of the influencing factors become a functional unit in the electronic control unit supplied the output values stored in the map are those output values selects which are assigned to the detected values of the influencing factors. These through the control unit or the functional unit in the control unit determined output values for the Goals are used for controlling and / or regulating the internal combustion engine.

Wesentliche den Betrieb der Brennkraftmaschine beeinflussende Einflussfaktoren sind eine aktuelle Kraftstoffmenge und eine aktuelle Frischluftmenge. Insbesondere das Verhältnis von Kraftstoffmenge zu Frischluftmenge, der sogenannte Lambda-Wert, ist ein für die Steuerung und Regelung der Brennkraftmaschine wesentlicher Einflussfaktor.basics the influencing factors influencing the operation of the internal combustion engine are a current amount of fuel and a current amount of fresh air. In particular, the ratio from fuel quantity to fresh air quantity, the so-called lambda value, is a for the control and regulation of the engine essential influencing factor.

Eine Zielgröße, die im wesentlichen von dem Lambda-Wert, also dem Mischungsverhältnis von Kraftstoffmenge und Luftmenge, abhängt, ist die während des Betriebs der Brennkraftmaschine bei der Verbrennung des Kraftstoffs entstehende Rußemission.A Target size, the essentially from the lambda value, ie the mixing ratio of fuel quantity and air volume, depends, is the while the operation of the internal combustion engine during the combustion of the fuel resulting soot emission.

Um gesetzlichen Vorgaben bezüglich des maximal zulässigen Ausstoßes von Partikeln, die maßgeblich durch Ruß gebildet sind, zu genügen, ist in dem Abgastrakt ein Partikelfilter angeordnet. In diesem wird ein Großteil der sich in dem Abgas befindlichen Partikel herausgefiltert. Die Partikel werden hierzu in dem Partikelfilter abgelagert, was als "Beladen" des Partikelfilters bezeichnet wird.Around legal requirements regarding the maximum allowed emissions of particles that are relevant formed by soot are to suffice, is located in the exhaust system, a particulate filter. In this will be a big part the filtered out in the exhaust gas particles filtered out. The For this purpose, particles are deposited in the particle filter, which is called "loading" of the particle filter referred to as.

Um einen sicheren und effizienten Betrieb des Partikelfilters zu erreichen, muss der Partikelfilter regelmäßig regeneriert werden, was durch Abbrennen des in dem Partikelfilter angesammelten Rußes erfolgt. Hierzu ist eine möglichst genaue Abschätzung der gesamten in einem Partikelfilter eingelagerten Rußmenge notwendig. Dies wird beispielsweise dadurch erreicht, dass ein von der aktuellen Beladung des Partikelfilters abhängender Strömungswiderstand des Partikelfilters mittels eines Sensors erfasst wird. Zur Verbesserung der Genauigkeit der Beladungserkennung wird zusätzlich eine Simulation einer sogenannten stationären Rußemission herangezogen, welche in Abhängigkeit von einem aktuellen Betriebspunkt der Brennkraftmaschine in einem Kennfeld abgespeicherte Werte für eine aktuelle Rußemission bereitstellt.Around to achieve a safe and efficient operation of the particulate filter, the particle filter must be regenerated regularly which is by burning off the accumulated in the particulate filter Soot occurs. For this one is possible accurate estimate the total amount of soot stored in a particulate filter is necessary. This is achieved, for example, by adding one of the current ones Loading the particulate filter more dependent flow resistance of the particulate filter is detected by means of a sensor. For improvement The accuracy of the load detection is additionally a simulation of a so-called stationary soot emissions used, depending on from a current operating point of the internal combustion engine in a map stored values for a current soot emission provides.

Die gesamte Rußemission setzt sich aus der stationären Rußemission und aus der dynamischen Rußemission zusammen, wobei die dynamische Rußemission einen während eines dynamischen Fahrbetriebs zusätzlich auftretenden Rußstoß beschreibt. Um die Beladung des Partikelfilters möglichst genau abzuschätzen, ist folglich neben der kennfeldabhängigen Stationäremission auch die dynamische Rußemission von Bedeutung.The total soot emissions is made up of stationary soot emissions and from the dynamic soot emissions together, with the dynamic soot emission during a dynamic driving in addition occurring Rußstoß describes. Around is to estimate the loading of the particulate filter as accurately as possible hence next to the map-dependent Fixed mission also the dynamic soot emission significant.

Zur Ermittlung der dynamischen Rußemission wird zunächst die Differenz zwischen einem aktuell gemessenen Lambda-Wert und einem stationären Lambda-Wert als ein Maß für den dynamischen Motorbetrieb herangezogen. Der stationäre Lambda-Wert kann ebenfalls in dem Steuergerät, beispielsweise in Form eines Kennfelds, abgelegt sein. Die dynamische Rußemission wird dann mittels einer in dem Steuergerät abgelegten Software ermittelt, wobei die dynamische Rußemission von einem aktuell gemessenen Lambda-Wert und der Differenz zwischen dem gemessenen Lambda-Wert und dem stationären Lambda-Wert abhängt. Die stationären Lambda-Werte zur Berechnung der dynamischen Rußemission sind ebenfalls mittels eines Kennfelds in dem Motorsteuergerät hinterlegt.to Determination of the dynamic soot emission will be first the difference between a currently measured lambda value and a steady state lambda value as a measure of the dynamic Engine operation used. The stationary lambda value can also in the controller, for example, in the form of a map, filed. The dynamic soot emissions is then determined by means of a software stored in the controller, wherein the dynamic soot emission from a currently measured lambda value and the difference between depends on the measured lambda value and the steady state lambda value. The stationary lambda values to calculate the dynamic soot emission are also by means of a map stored in the engine control unit.

Die für die dynamische Rußemission charakteristischen Lambda-Werte liegen jedoch außerhalb des Wertebereichs der experimentell ermittelbaren stationären Lambda-Werte für die stationäre Rußemission. Eine Bedatung des Kennfelds für die Ermittlung der dynamischen Rußemission wird daher mittels spezieller Experimente durchgeführt. Die Durchführung dieser Experimente zur Ermittlung der relevanten Daten ist ein äußerst aufwendiges Verfahren, da für eine derartige messtechnische Erfassung der dynamischen Rußemission aufwendige dynamische Prüfstandsversuche mit Hochleistungsmesstechnik erforderlich sind.However, the lambda values characteristic of the dynamic soot emission are outside the range of the experimentally determinable stationary steady state lambda values for the stationary soot emission. A definition of the characteristic map for the determination of the dynamic soot emission is therefore carried out by means of special experiments. By Conducting these experiments to determine the relevant data is an extremely complex process, since such a dynamic measurement of the dynamic soot emission requires complex dynamic bench tests with high-performance measurement technology.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Möglichkeit zur sicheren und genauen Ermittlung der dynamischen Rußemission bereitzustellen und gleichzeitig eine aufwendige Bedatung des Kennfeldes zu vermeiden.It The object of the invention is a way to secure and to provide accurate determination of the dynamic soot emission and At the same time to avoid a complicated Bedatung the map.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass auf der Grundlage von mittels einer stationären Vermessung der Brennkraftmaschine ermittelten Messwerten für mindestens einen Betriebsbereich der Brennkraftmaschine ein stationäres Modell für die Ermittlung einer stationären Rußemission gebildet wird, wobei das stationäre Modell eine stationäre Rußemission in Abhängigkeit von einem stationären Lambda-Wert beschreibt. Durch Extrapolation aus dem stationären Modell wird mindestens eine stationäre Rußemission für einen dynamischen Lambda-Wert ermittelt. Eine dynamische Rußemission wird dann als Differenz aus der stationären Rußemission für den dynamischen Lambda-Wert und der stationären Rußemission für den stationären Lambda-Wert ermittelt.These Task is inventively characterized solved, that determined on the basis of by means of a stationary measurement of the internal combustion engine Measured values for at least one operating range of the internal combustion engine, a stationary model for the Determination of a stationary soot emissions is formed, with the stationary Model a stationary one soot emissions dependent on from a stationary one Lambda value describes. By extrapolation from the stationary model will be at least one stationary soot emissions for one dynamic lambda value determined. A dynamic soot emission is then calculated as the difference between the steady state soot emission for the dynamic lambda value and the steady state soot emission for the stationary Lambda value determined.

Erfindungsgemäß wird also ausgehend von einer stationären Vermessung ein Modell für die stationäre Rußemission in Abhängigkeit von stationären Lambda-Werten erzeugt. Hierbei wird zunächst für bestimmte stationäre Lambda-Werte die stationäre Rußemission experimentell auf einen stationären Prüfstand bestimmt. Die stationären Lambda-Werte und die zugehörigen stationären Rußemissionen werden beispielsweise in einem Kennfeld eines Steuergeräts hinterlegt. Eine stationäre Motorvermessung ist mit deutlich geringerem Aufwand als eine messtechnische Erfassung der dynamischen Rußemission möglich.Thus, according to the invention starting from a stationary Surveying a model for the stationary one soot emissions dependent on of stationary lambda values generated. This will be first for certain stationary Lambda values the stationary soot emission determined experimentally on a stationary test bench. The stationary Lambda values and the associated stationary Soot emissions For example, stored in a map of a controller. A stationary engine measurement is with much less effort than a metrological detection the dynamic soot emission possible.

Die Lambda-Werte für die dynamische Rußemission liegen jedoch außerhalb des Wertebereichs der bei der stationären Vermessung der Brennkraftmaschine erreichbaren Lambda-Werte, insbesondere liegen diese unterhalb der stationären Lambda-Werte. In dem erfindungsgemäßen Verfahren werden nun die der stationären Vermessung zugrundeliegenden stationären Lambda-Werte herangezogen, um eine dynamische Rußemission zu bestimmen. Dabei wird zunächst mittels der stationären Lambda-Werte und den experimentell erfassten stationären Rußemissionen ein Modell für die stationäre Rußemission erstellt, das auch stationäre Rußemissionen in Abhängigkeit von Lambda-Werten kleiner als den experimentell ermittelten beschreibt.The Lambda values for the dynamic soot emission but are outside the range of values in the stationary measurement of the internal combustion engine achievable lambda values, in particular, these are below the stationary Lambda values. In the method according to the invention, the the stationary one Measurement based on stationary lambda values, for a dynamic soot emission to determine. It will be first by means of the steady-state lambda values and the experimentally detected stationary soot emissions, a model for steady state soot emission created, which is also stationary soot emissions dependent on of lambda values less than the experimentally determined describes.

Ein derartiges Modell wird zum Beispiel mittels einer Extrapolation aus dem stationären Modell für die stationären Lambda-Werte erstellt. Durch die Extrapolation ist es möglich, die stationäre Rußemission auch für Lambda-Werte außerhalb des Wertebereichs der bei der stationären Motorvermessung zur Verfügung stehenden Lambda-Werte zu bestimmen. Dies sind insbesondere dynamische Lambda-Werte, die für die Ermittlung einer dynamischen Rußemission herangezogen werden müssen.One such model is for example by means of extrapolation from the stationary Model for the stationary one Lambda values created. By extrapolation, it is possible that stationary soot emissions also for Lambda values outside the range of values available for stationary engine measurement To determine lambda values. These are in particular dynamic lambda values, the for the Determination of a dynamic soot emission must be used.

Wird nun beispielsweise die Brennkraftmaschine in einer Beschleunigungsphase mit kleineren als den ermittelten stationären Lambda-Werten betrieben, so ist es möglich, die entsprechende stationäre Rußemission mittels dieses Modells zu bestimmen. Diese ermittelte stationäre Rußemission ist dann eine Basis für die Bestimmung der dynamischen Rußemission, die beispielsweise für die Bestimmung der Beladung eines Partikelfilters eine wichtige Größe ist. Die dynamische Rußemission wird hierbei als Differenz aus der stationären Rußemission für den dynamischen Lambda-Wert und der stationären Rußemission für den extrapolierten Lambda-Wert ermitteltBecomes now, for example, the internal combustion engine in an acceleration phase operated with smaller than the determined steady-state lambda values, so it is possible the corresponding stationary soot emissions to determine by means of this model. This determined stationary soot emission is then a basis for the determination of the dynamic soot emission, for example for the Determining the loading of a particulate filter is an important factor. The dynamic soot emission is here as a difference from the stationary soot emission for the dynamic lambda value and the stationary one soot emissions for the extrapolated lambda value determined

Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens ist eine genaue und sichere Ermittlung der dynamischen Rußemission sicher gestellt, sodass die gesamte Rußemission für den dynamischen Fahrbetrieb der Brennkraftmaschine, die sich aus stationärer und dynamischer Rußemission zusammensetzt, ermittelt werden kann, ohne dass hierfür aufwändige initiale Experimente auf einem dynamischen Prüfstand durchgeführt werden müssten.through the method of the invention an accurate and reliable determination of the dynamic soot emission ensured, so that the entire soot emission for dynamic driving the internal combustion engine, which consists of stationary and dynamic soot emission can be determined without requiring elaborate initial Experiments are carried out on a dynamic test bench would.

Ein weiterer Vorteil ist dadurch gegeben, dass durch das Modell für die stationäre Rußemission sämtliche möglichen Lambda-Werte sowohl für die stationäre als auch für die dynamische Rußemission ermittelt werden können und nicht wie bei einer stationären oder dynamischen Motorvermessung lediglich einzelne, diskrete Betriebspunkte zur Verfügung stehen. Dadurch ist neben der genauen Ermittlung der stationären Rußemission auch eine äußerst genaue Ermittelung der dynamischen Rußemission, also des Rußstoßes im Partikelfilter während des Fahrbetriebs, gewährleistet.One Another advantage is given by the fact that by the model for the stationary soot emission all potential Lambda values for both stationary as well as for the dynamic soot emission can be determined and not like a stationary one or dynamic engine measurement only individual, discrete operating points to disposal stand. This is in addition to the precise determination of the stationary soot emission also a very accurate Determination of the dynamic soot emissions, ie of the soot kick in the particulate filter while of driving, guaranteed.

Vorzugsweise werden eine Mehrzahl von ermittelten dynamischen Rußemissionen in ein Kennfeld geschrieben und das Kennfeld wird während des Betriebs der Brennkraftmaschine zur Ermittlung der dynamischen Rußemission in Abhängigkeit von einem aktuell erfassten Lambda-Wert ausgewertet. Dies ermöglicht eine besonders schnelle Ermittlung einer dynamischen Rußemission.Preferably become a plurality of detected dynamic soot emissions written in a map and the map is displayed during operation the internal combustion engine for determining the dynamic soot emission dependent on evaluated from a currently detected lambda value. This allows a particularly fast determination of a dynamic soot emission.

In einer vorteilhaften Ausführungsform werden mehrere stationäre Modelle für unterschiedliche Betriebsbereiche der Brennkraftmaschine für die Ermittlung einer stationären Rußemission in Abhängigkeit von einem dynamischen Lambda-Wert gebildet. Ein Betriebsbereich kann beispielsweise vorsehen, dass eine Abgasrückführung vorhanden bzw. aktiviert ist. Ein anderer Betriebsbereich kann vorsehen, dass eine Abgasrückführung nicht vorhanden bzw. nicht aktiviert ist. Diese Ausführungsform bietet den Vorteil, dass für unterschiedliche Bereiche einzelne genauere, für den jeweiligen Betriebsbereich angepasste Modelle für die stationäre Rußemission erstellt werden können. Aufgrund der einzelnen Modelle erfolgt dann die Bestimmung der stationären Rußemission für außerhalb des messbaren Wertebereichs liegenden Lambda-Werte. Dadurch ist eine äußerst genaue Bestimmung der dynamischen Rußemission für den jeweiligen Betriebsbereich und damit für den gesamten Betriebsbereich der Brennkraftmaschine weiter sicher gestellt. Vorzugweise werden hierbei die unterschiedlichen Modelle in einem oder mehreren Kennfeldern abgespeichert und es wird die dynamische Rußemission in Abhängigkeit von dem aktuell erfassten Lambda-Wert und einem den Betriebsbereich kennzeichnenden Parameter bestimmt.In an advantageous embodiment become several stationary Models for different operating ranges of the internal combustion engine for the determination a stationary one soot emissions dependent on formed by a dynamic lambda value. An operating area can for example provide that an exhaust gas recirculation exists or activated is. Another operating range may provide that exhaust gas recirculation does not is present or not activated. This embodiment offers the advantage that for different areas individual more accurate, for the respective operating area customized models for the stationary one soot emissions can be created. Based on the individual models, the determination of the stationary soot emissions then takes place for outside of the measurable value range lying lambda values. This is a very accurate Determination of the dynamic soot emissions for the respective operating area and thus for the entire operating range the internal combustion engine further ensured. Preferably here the different models in one or more maps stored and it is the dynamic soot emission depending from the currently detected lambda value and an operating range characterizing parameter.

Vorteilhafterweise wird aus dem stationären Modell mindestens eine stationäre Rußemission für einen dynamischen Lambda-Wert zusätzlich durch eine Interpolation der stationären Rußemissionen ermittelt, wodurch eine besonders genaue Modellierung der Rußemission für die gewünschten Lambda-Werte erreicht wird. Durch eine Kombination von Interpolations- und Extrapolationsverfahren für das Modell der stationären Rußemission ist eine genaue Bestimmung der Rußemission für Lambda-Werte, die außerhalb des Wertebereichs der durch die stationäre Motorvermessung experimentell erfassbaren Lambda-Werte liegen und für die dynamische Rußemission charakteristisch sind, weiter gewährleistet.advantageously, gets out of the stationary model at least one stationary soot emissions for one dynamic lambda value in addition determined by an interpolation of stationary soot emissions, which achieved a particularly accurate modeling of the soot emission for the desired lambda values becomes. By a combination of interpolation and extrapolation methods for the model the stationary one soot emissions is an accurate determination of soot emission for lambda values outside the range of values of the stationary engine measurement experimentally detectable lambda values and for the dynamic soot emission are characteristic, further guaranteed.

Die Aufgabe wird auch durch ein Steuergerät der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass das Steuergerät zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens hergerichtet ist. Insbesondere umfasst das Steuergerät ein Kennfeld, wobei die Daten in dem Kennfeld mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ermittelt sind.The Task is also by a control device of the type mentioned solved by that the controller to carry out the method according to the invention is prepared. In particular, the control unit comprises a map, wherein the data in the map with the inventive method are determined.

Die Aufgabe wird ferner durch ein Computerprogramm der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass das Computerprogramm zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens programmiert ist. Damit stellt das Computerprogramm ebenso die Erfindung dar wie das Verfahren, zu dessen Durchführung das Computerprogramm programmiert ist.The Task is further by a computer program of the aforementioned Sort of solved by that the computer program for carrying out the method according to the invention is programmed. Thus, the computer program as the invention as the method to carry out the computer program is programmed.

Weitere vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus weiteren abhängigen Ansprüchen und aus der folgenden Beschreibung.Further advantageous developments and refinements of the method according to the invention arise from other dependent claims and from the description below.

Zeichnungdrawing

Die Erfindung wird im folgenden anhand des in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigenThe Invention will be described below with reference to the figures Embodiment explained in more detail. It demonstrate

1 eine schematische Darstellung der ECU-Software zur Berechnung der dynamischen Rußemission; 1 a schematic representation of the ECU software for calculating the dynamic soot emission;

2 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahren; und 2 a schematic representation of the method according to the invention; and

3 einen Vergleich zwischen einem experimentell ermittelten Kennfeld und einem nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ermittelten Kennfeld. 3 a comparison between an experimentally determined map and a map determined according to a preferred embodiment of the invention.

Beschreibung des AusführungsbeispielsDescription of the embodiment

1 zeigt eine schematische Darstellung der Funktionalität zur Berechnung der dynamischen Rußemission dmSoot,dyn, wobei die Berechnung aus gemessenen Lambda-Werten λgemessen und aus stationären Lambda-Werten λstat erfolgt, die beispielsweise in einem Steuergerät zur Steuerung und Regelung des Betriebs der Brennkraftmaschine abgespeichert sind. Die gemessenen Lambda-Werte λgemessen werden dabei durch einen geeigneten Sensor in dem Abgassystem ermittelt. Die dynamische Rußemission dmSoot,dyn ist in dem Steuergerät in Abhängigkeit von dem gemessenen Lambda-Wert λgemessen und der Differenz zwischen dem gemessenen Lambda-Wert λgemessen und in dem Steuergerät abgelegten stationären Lambda-Wert λstat modelliert. 1 shows a schematic representation of the functionality for calculating the dynamic soot emission dm soot, dyn , wherein the calculation of measured lambda values λ measured and stationary lambda values λ stat is done, for example, stored in a control unit for controlling and regulating the operation of the internal combustion engine are. The measured lambda values λ measured are determined by a suitable sensor in the exhaust system. The dynamic soot emission dm soot dyn is measured in the control unit in dependence on the measured lambda value λ and the difference between the measured lambda value λ is measured and stored in the control unit stationary lambda value λ modeled stat.

Hierzu wird der gemessene Lambda-Wert λgemessen zum einen direkt in das Kennfeld 1 und zum anderen in eine Funktionseinheit 2 übertragen. In der Funktionseinheit 2 wird nun die Differenz Δλ = λgemessen – λstat zwischen dem gemessenen Lambdawert λgemessen und einem stationären Lambda-Wert λstat, den die Brennkraftmaschine an diesem Betriebspunkt annimmt, berechnet. Die Differenz des gemessenen Lambdawertes λgemessen und des stationären Lambda-Wertes λstat wird nun auch in das Kennfeld 1 übertragen. Diese Differenz beschreibt den dynamischen Lambda-Wert Δλ In dem Kennfeld 1 wird dann die dynamische Rußemission ermittelt.For this purpose, the measured lambda value λ is measured on the one hand directly into the map 1 and on the other hand into a functional unit 2 transfer. In the functional unit 2 the difference Δλ = λ measured now - λ stat measured between the measured lambda value of λ and a stationary lambda value λ stat assumed by the internal combustion engine at this operating point is calculated. The difference of the measured lambda value λ measured and the steady state lambda value λ stat is now also in the map 1 transfer. This difference describes the dynamic lambda value Δλ in the map 1 then the dynamic soot emission is determined.

Die Bedatung des Kennfelds 1 mit Lambda-Werten für die dynamische Rußemission war bisher äußerst aufwendig, da die für die dynamische Rußemission relevanten Lambda-Werte unterhalb des Wertebereichs liegen, die bei einer stationären Motorvermessung zugänglich sind. Dadurch war im Betrieb des Motors kein Vergleich von gemessenen Lambda-Werten für die dynamische Rußemission mit in dem Steuergerät hinterlegten Werten möglich, um eine optimale Steuerung einer Brennkraftmaschine zu gewährleisten.The rating of the map 1 Lambda values for the dynamic soot emission have hitherto been extremely expensive, since the lambda values relevant for the dynamic soot emission are below the range of values that are accessible in stationary engine measurement. As a result, there was no comparison of measured during operation of the engine Lambda values for the dynamic soot emission with values stored in the control unit possible in order to ensure optimum control of an internal combustion engine.

Dementsprechend werden die Lambda-Werte für die dynamische Rußemission nicht direkt ermittelt und beispielsweise in dem Steuergerät abgespeichert, sondern es wird ein Modell erstellt, das aufgrund von experimentell ermittelten, stationären Lambda-Werte die stationäre Rußemission für Lambda-Werte, die für die dynamische Rußemission charakteristisch sind, interpoliert und gegebenenfalls extrapoliert.Accordingly are the lambda values for the dynamic soot emission not determined directly and stored for example in the control unit, but it creates a model that is due to experimental determined, steady-state lambda values the stationary one soot emissions for lambda values, the for the dynamic soot emission are characteristic, interpolated and optionally extrapolated.

2 zeigt in einem Diagramm für mehrere verschiedene stationäre Lambda-Werte 3 die entsprechende, experimentell ermittelte, stationäre Rußemission dmSoot, wobei auf der X-Achse die stationären Lambda-Werte 3 und auf der Y-Achse die zugehörige stationäre Rußemission dmSoot aufgetragen ist. Aufgrund der einzelnen stationären Lambda-Werte 3 wird das Modell M(λ) für die stationäre Rußemission in Abhängigkeit von beliebigen Lambda-Werten λ erstellt. 2 shows in a diagram for several different stationary lambda values 3 the corresponding, experimentally determined, stationary soot emission dm Soot , where on the X-axis, the steady state lambda values 3 and on the Y-axis, the associated stationary soot emission dm Soot is plotted. Due to the individual stationary lambda values 3 the model M (λ) for the stationary soot emission is created as a function of any lambda values λ.

Die für die dynamische Rußemission dmSoot,dyn charakteristischen Lambda-Werte λdyn liegen unterhalb der experimentell zugänglichen, stationären Lambda-Werte 3. Aufgrund des erstellten Modells M(λ) ist es nun möglich, mittels Interpolation und Extrapolation die stationäre Rußemission dmSoot für diese Lambda-Werte λdyn zu ermitteln.The dm for the dynamic soot emission soot dyn characteristic lambda values λ dyn below the experimentally accessible stationary lambda values 3 , Based on the model M (λ), it is now possible to determine the stationary soot emission dm soot for these lambda values λ dyn by means of interpolation and extrapolation.

In 2 ist ferner eine Ausschnittsvergrößerung B eines Abschnitts des Modells M(λ) gezeigt. Auf der X-Achse ist ein stationärer Lambda-Werte λstat und ein für die dynamische Rußemission dmSoot,dyn relevanter Lambda-Wert λdyn aufgetragen. Aufgrund des Modells M(λ) kann nun für beide Lambda-Werte die entsprechende stationäre Rußemission dmSoot in dem Diagramm ermittelt werden. Durch die Differenz der stationären Rußemission dmSoot(λdyn) für den dynamischen Lambda-Wert λdyn und der stationären Rußemission dmSoot(λstat) für den stationären Lambda-Wert λstat ist dann die dynamische Rußemission dmSoot,dyn gegeben.In 2 In addition, an enlargement B of a section of the model M (λ) is shown. A stationary lambda value λ stat and a lambda value λ dyn relevant for the dynamic soot emission dm Soot, dyn are plotted on the X axis. Based on the model M (λ), the corresponding stationary soot emission dm soot can now be determined in the diagram for both lambda values. The difference between the stationary soot emission dm soot (λ dyn ) for the dynamic lambda value λ dyn and the stationary soot emission dm Soot (λ stat ) for the stationary lambda value λ stat then gives the dynamic soot emission dm Soot, dyn .

In 3 ist ein Vergleich zwischen der Bedatung eines experimentell ermittelten Kennfeldes, bezeichnet mit λ/Δλ-Kennfeld (bisher) und einem aufgrund des Modells M(λ) ermittelten Kennfeldes, bezeichnet mit λ/Δλ-Kennfeld, für die dynamische Rußemission gezeigt, wobei auf der linken Seite das mittels des bekannten aufwändigen experimentellen Verfahrens bedatete Kennfeld und auf der rechten Seite das mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens modellierte Kennfeld gezeigt ist.In 3 is a comparison between the calculation of an experimentally determined map, denoted by λ / Δλ map (so far) and a model M (λ) determined characteristic field, designated λ / Δλ map, shown for the dynamic soot emission, wherein on the On the left side of the map by means of the known complex experimental process map is shown and on the right side of the modeled by means of the method according to the invention map is shown.

Bei dem experimentellen Kennfeld (bisher) ist dabei die Rußmenge mSot gegen den Betriebspunkt Δλ = λgemessen – λstat und die experimentell ermittelten dynamischen Lambda-Werte 3 aufgetragen. Da experimentell nur eine endliche Anzahl von diskreten, stationären Lambda-Werten 3 ermittelt werden können, ist die sich daraus ergebene Bedatung des experimentellen Kennfeldes dementsprechend unstetig ausgebildet.In the experimental characteristic field (so far), the amount of soot m Sot is measured against the operating point Δλ = λ - λ stat and the experimentally determined dynamic lambda values 3 applied. Since experimentally only a finite number of discrete, stationary lambda values 3 can be determined, the resulting Bedatung the experimental map is formed accordingly unsteady.

Bei dem modellierten Kennfeld ist ebenfalls die Rußmenge mSot gegen den Betriebspunkt Δλ = λgemessen – λstat dargestellt. Im Gegensatz zu den diskreten Lambda-Werten 3 des experimentellen Kennfeldes ist es nun möglich, die Rußmenge gegen beliebige, stetige Lambda-Werte λ aufzutragen. Die Verwendung von stetigen Lambda-Werten λ ist dabei aufgrund des Modells M(λ) für die stationäre Rußemission dmSoot möglich. Dadurch ist die Bedatung des modellierten Kennfeldes entsprechend glatt ausgebildet.In the modeled map, the amount of soot m Sot is also measured against the operating point Δλ = λ measured - λ stat . In contrast to the discrete lambda values 3 of the experimental characteristic field, it is now possible to apply the amount of soot to any continuous lambda values λ. The use of continuous lambda values λ is possible on the basis of the model M (λ) for the stationary soot emission dm soot . As a result, the condition of the modeled map is designed to be correspondingly smooth.

Es ist anhand der beiden dargestellten Bedatungen der Kennfelder gut zu erkennen, dass die modellierte Bedatung des Kennfelds anhand des Modells M(λ) eine sehr gute quantitative Übereinstimmung mit dem experimentell bedateten Kennfeld ergibt.It is good on the basis of the two representations of the maps shown to recognize that the modeled Bedatung the map using of the model M (λ) a very good quantitative match with the experimentally fed map results.

Claims (9)

Verfahren zur Ermittlung einer während des Betriebs einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Dieselmotors, auftretenden dynamischen Rußemission (dmSoot,dyn), dadurch gekennzeichnet, dass – auf Grundlage von mittels einer stationären Vermessung der Brennkraftmaschine ermittelten Messwerten für mindestens einen Betriebsbereich der Brennkraftmaschine ein stationäres Modell (M(λ)) für die Ermittlung einer stationären Rußemission (dmSoot) gebildet wird, wobei das stationäre Modell (M(λ)) eine stationäre Rußemission in Abhängigkeit von einem stationären Lambda-Wert (λ) beschreibt; – durch Interpolation oder Extrapolation aus dem stationären Modell (M(λ)) mindestens eine stationäre Rußemission (dmSoot) für einen dynamischen Lambda-Wert (λdyn) ermittelt wird; und – eine dynamische Rußemission (dmSoot,dyn) als Differenz aus der stationären Rußemission für den dynamischen Lambda-Wert (λdyn) und der stationären Rußemission für den stationären Lambda-Wert ermittelt wird.Method for determining a dynamic soot emission (dm soot, dyn ) occurring during operation of an internal combustion engine, in particular a diesel engine, characterized in that - based on measured values determined by stationary measurement of the internal combustion engine for at least one operating region of the internal combustion engine, a stationary model ( M (λ)) is formed for the determination of a stationary soot emission (dm soot ), wherein the stationary model (M (λ)) describes a stationary soot emission as a function of a stationary lambda value (λ); - is determined by interpolation or extrapolation from the stationary model (M (λ)) at least one stationary soot emission (dm soot ) for a dynamic lambda value (λ dyn ); and - determining a dynamic soot emission (dm soot, dyn ) as the difference between the steady-state soot emission for the dynamic lambda value (λ dyn ) and the stationary soot emission for the steady-state lambda value. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von ermittelten dynamischen Rußemissionen (dmSoot,dyn) in ein Kennfeld (1) geschrieben werden und das Kennfeld (1) während des Betriebs der Brennkraftmaschine zur Ermittlung der dynamischen Rußemission (dmSoot,dyn) in Abhängigkeit von einem aktuell erfassten Lambda-Wert (λgemessen) ausgewertet wird.A method according to claim 1, characterized in that a plurality of determined dynamic soot emissions (dm soot, dyn ) in a map ( 1 ) and the map ( 1 ) during operation of the internal combustion engine for determining the dynamic soot emission (dm soot, dyn ) as a function of a currently detected lambda value (λ ge measure ) is evaluated. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass für unterschiedliche Betriebsbereiche der Brennkraftmaschine stationäre Modelle (M(λ)) für die Ermittlung einer stationären Rußemission (dmSoot) für einen dynamischen Lambda-Wert (λdyn) gebildet werden und mittels des Kennfelds (1) eine dynamische Rußemission (dmSoot,dyn) in Abhängigkeit von dem aktuell erfassten Lambda-Wert (λgemessen) und einem den Betriebsbereich kennzeichnenden Parameter bestimmt wird.A method according to claim 2, characterized in that for different operating ranges of the internal combustion engine stationary models (M (λ)) for the determination of a steady soot emission (dm Soot ) for a dynamic lambda value (λ dyn ) are formed and by means of the map ( 1 ) a dynamic soot emission (dm soot, dyn ) is determined as a function of the currently detected lambda value (λ measured ) and a parameter characterizing the operating range. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für unterschiedliche Betriebsbereiche der Brennkraftmaschine stationäre Modelle (M(λ)) für die Ermittlung einer stationären Rußemission (dmSoot) für einen dynamischen Lambda-Wert (λdyn) gebildet werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that for different operating ranges of the internal combustion engine stationary models (M (λ)) for the determination of a steady soot emission (dm soot ) for a dynamic lambda value (λ dyn ) are formed. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem stationären Modell (M(λ)) mindestens eine stationäre Rußemission (dmSoot) für einen dynamischen Lambda-Wert (λdyn) zusätzlich durch eine Interpolation der stationären Rußemissionen (dmSoot) ermittelt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that from the stationary model (M (λ)) at least one stationary soot emission (dm Soot ) for a dynamic lambda value (λ dyn ) additionally by an interpolation of stationary soot emissions (dm soot ) is determined. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der dynamische Lambda-Wert (λdyn) kleiner ist als die stationären Lambda-Werte (λstat).Method according to one of the preceding claims, characterized in that the dynamic lambda value (λ dyn ) is smaller than the stationary lambda values (λ stat ). Steuergerät zur Steuerung und Regelung des Betriebs einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Dieselmotors, wobei das Steuergerät ein Kennfeld (1) aufweist und mittels des Kennfelds (1) eine dynamische Rußemission (dmSoot,dyn) während des Betriebs der Brennkraftmaschine ermittelbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Daten in dem Kennfeld (1) durch Interpolation oder Extrapolation aus einem stationären Modell (M(λ)) für mindestens einen Betriebsbereich der Brennkraftmaschine ermittelt sind, wobei das stationäre Modell (M(λ)) eine stationäre Rußemission in Abhängigkeit von einem stationären Lambda-Wert (λ) beschreibt und das stationäre Modell (M(λ)) auf Grundlage von mittels einer stationären Vermessung der Brennkraftmaschine ermittelten Messwerten einer stationären Rußemission (dmSoot) für mindestens einen Betriebsbereich der Brennkraftmaschine gebildet ist, und dass die dynamische Rußemission (dmSoot,dyn) als Differenz aus der stationären Rußemission für einen dynamischen Lambda-Wert (λdyn) und der stationären Rußemission für den stationären Lambda-Wert ermittelt wird.Control unit for controlling and regulating the operation of an internal combustion engine, in particular a diesel engine, wherein the control unit a map ( 1 ) and by means of the map ( 1 ) a dynamic soot emission (dm soot, dyn ) can be determined during operation of the internal combustion engine, characterized in that the data in the characteristic map ( 1 ) are determined by interpolation or extrapolation from a stationary model (M (λ)) for at least one operating range of the internal combustion engine, wherein the stationary model (M (λ)) describes a steady soot emission as a function of a stationary lambda value (λ) and the steady-state model (M (λ)) is formed on the basis of measured values of steady-state soot emission (dm soot ) determined by stationary measurement of the internal combustion engine for at least one operating range of the internal combustion engine, and in that the dynamic soot emission (dm soot, dyn ) is the difference the stationary soot emission is determined for a dynamic lambda value (λ dyn ) and the stationary soot emission for the stationary lambda value. Steuergerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät Mittel zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 2 bis 6 aufweist.control unit according to claim 7, characterized in that the control device means to carry out A method according to any one of claims 2 to 6. Computerprogramm, das auf einem Rechengerät, insbesondere auf einem Steuergerät zur Steuerung und Regelung einer Brennkraftmaschine, ablauffähig ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Computerprogramm zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6 programmiert ist, wenn das Computerprogramm auf dem Rechengerät abläuft.Computer program running on a computing device, in particular on a control unit for controlling and regulating an internal combustion engine, is executable, characterized in that the computer program for performing a Method according to one of the claims 1 to 6 is programmed when the computer program runs on the computing device.
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