-
Technisches Gebiet
-
Die
Erfindung betrifft einen Verbrennungsmotor mit Abgasrückführung, der
durch eine Motorsteuereinheit angesteuert wird, wobei in dem Motorsteuergerät die aktuelle
Luftfüllung
abhängig
von der Restgasrate ermittelt wird.
-
Stand der Technik
-
In
zunehmendem Maße
werden bei Verbrennungsmotoren Abgasrückführungen vorgesehen, um den
Kraftstoffverbrauch zu reduzieren und gegebenenfalls die Abgasemissionen
zu optimieren. Hierbei wird Abgas vom Abgassystem entnommen und über eine
Abgasrückführungsleitung
mit einem Abgasrückführungsventil
dosiert der Frischluft eines Saugrohrs eines Luftzuführungssystems
beigemischt.
-
Das
Abgasrückführungsventil
wird vom Motorsteuergerät
angesteuert, so dass eine bestimmte Restgasrate (Abgasrückführungsrate)
eingestellt werden kann. Das beigemischte Abgas verdrängt die Frischluft,
ohne an der Verbrennung teilzuhaben. D. h., um das Motormoment konstant
zu halten, muss bei zunehmendem Restgasanteil in bestimmten Betriebspunkten
die Drosselklappe weiter geöffnet
werden. Die erwünschte
Wirkung ist eine Erhöhung
des Saugrohrdrucks, ohne dass das Motormoment ansteigt. Dadurch
lassen sich die Pumpverluste des Verbrennungsmotors reduzieren,
der Wirkungsgrad steigern und dadurch der Kraftstoffverbrauch senken.
-
Weiterhin
kann durch Beimischung von Abgas zu der Frischluft im Saugrohr die
Verbrennungstemperatur gesenkt werden, was zu verringerter Bildung
der schädlichen
Stickoxide im Abgas führt.
-
Um
das Motormoment konstant zu halten, ist es daher erforderlich, dass
die Motorsteuereinheit die aktuelle Luftfüllung der Zylinder kennt, um
anhand der aktuellen Luftfüllung
die entsprechende Stellung der Drosselklappe bzw. die entsprechende
Einspritzmenge und den Zündwinkel
festlegen zu können,
so dass das geforderte Motormoment konstant gehalten werden kann.
Die Zusammenhänge
zwischen der Motordrehzahl, der Drosselklappenstellung, dem Saugrohrdruck,
der Zylindergesamtfüllung
und der Zylinderluftfüllung
wird mit den bisher implementierten Funktionen unter stationären Bedingungen
richtig beschrieben. Auch können
dynamische Vorgänge berücksichtigt
werden.
-
Neben
dem Einfluss auf das Luftzuführungssystem
werden wie oben bereits erwähnt,
bei einer Abgasrückführung auch
Korrekturen im Zündungssystem
erforderlich. Durch die Verdünnung
des Kraftstoff-Luft-Gemischs im Brennraum durch rückgeführtes Abgas
wird die Verbrennungsgeschwindigkeit gesenkt, was durch eine frühere Zündung ausgeglichen werden
muss. Hierfür
ist die Kenntnis des Verhältnisses
von Restgasmasse zu gesamter Gasmasse im Brennraum, die so genannte
Abgasrückführungsrate, maßgebend.
-
Bei
der Berücksichtigung
der dynamischen Vorgänge
wird bislang allgemein davon ausgegangen, dass sich das eingeleitete
Abgas im Saugrohr homogen verteilen würde, da bisher üblicherweise die
Abgaseinleitstelle nahe hinter der Drosselklappe sitzt. Jedoch haben
Messungen gezeigt, dass sich bei einem Verbrennungsmotor, bei dem
sich die Abgaseinleitstelle der Abgasrückführung sehr nah vor den Einlassventilen
befindet, das Abgas nicht homogen in dem Saugrohr verteilt, sondern
auf ihrem kurzen Weg von der Einleitstelle zum Einlassventil des Zylinders
nur ein sehr geringes Volumen einnimmt, das viel schneller auf-
und abgebaut wird als der gesamte Saugrohrdruck. Somit ist die Dynamik
des Luftsystems bezüglich
des rückgeführten Abgases von
der Dynamik des Luftsystems bezüglich
der Frischluft verschieden.
-
Da
die Motorenhersteller die Einleitstelle für die Abgasrückführung in
der Regel frei wählen,
ist die sich daraus ergebende unterschiedliche Dynamik bezüglich des
rückgeführten Abgases
und bezüglich der
zugeführten
Frischluft nicht bekannt. Insbesondere wird dieser Unterschied umso
gravierender, je mehr die Einleitstelle des rückgeführten Abgases an den Einlassventilen
liegt. Das bisherige Modell, das sowohl für das rückgeführte Abgas als auch für die zugeführte Frischluft
das gleiche dynamische Modell zugrunde legen, das beide von demselben
zugrunde liegenden Saugrohrvolumen ausgehen, kann also die aktuelle
Füllung
und die aktuelle Restgasrate im dynamischen Betrieb nicht ausreichend
genau bestimmen.
-
Gemäß den herkömmlichen
Verfahren zur Ermittlung der aktuellen Luftfüllung können daher für das rückgeführte Abgas
und für
die zugeführte Frischluft
zwei Partialdrücke
modelliert werden, aus deren Addition sich der resultierende messbare Saugrohrdruck
ergibt. Dabei wird die Saugrohrdynamik mit einem gemeinsamen Dynamikkorrekturfaktor berücksichtigt,
der das zeitliche Verhalten der Restgasrate und des Saugrohrdrucks
festlegt. Dies bildet jedoch aufgrund obigen beobachteten Verhaltens
nur den Fall richtig ab, bei dem die Einleitstelle der Abgasrückführung bei
oder nahe der Drosselklappe erfolgt.
-
Es
ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung
zur Verfügung
zu stellen, mit denen bei einem Verbrennungsmotor mit der Abgasrückführung die
aktuelle Luftfüllung und/oder
die Restgasrate in Zylindern des Verbrennungsmotors unabhängig von
der Einleitstelle des Abgases in das Saugrohr genauer bestimmt werden können.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Diese
Aufgabe wird durch das Verfahren zum Bestimmen der gesamten Zylinderfüllung Luftfüllung in
einem Verbrennungsmotor mit Abgasrückführung gemäß Anspruch 1, das Verfahren
zum Bestimmen einer aktuellen Restgasrate, das Verfahren zum Bestimmen
einer momentanen Luftfüllung
sowie durch das Motorsystem gemäß den nebengeordneten
Ansprüchen
gelöst.
-
Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
-
Gemäß einem
ersten Aspekt ist ein Verfahren zum Bestimmen einer gesamten Zylinderfüllung in
Zylindern eines Verbrennungsmotors mit Abgasrückführung vorgesehen, wobei Abgas
an einer Einleitstelle in ein Saugrohr zum Zuführen eines Gasgemisches in
die Zylinder rückgeführt wird,
wobei die gesamte Zylinderfüllung
abhängig
von einer Summe der dem Saugrohr zugeführten Gasmassenströmen und
abhängig
von einem ersten Dynamikkorrekturfaktor, der das dynamische Verhalten
des Saugrohrs bezüglich
des sich dort einstellenden Saugrohrdrucks beschreibt, ermittelt
wird.
-
Das
obige Verfahren ermöglicht
eine dynamisch korrekte Erfassung der gesamten Zylinderfüllung als
Grundlage für
die korrekte Bestimmung der momentanen Luftfüllung in den Zylindern bzw.
der Restgasrate unter Berücksichtigung
der Einleitstelle von rückgeführtem Abgas
in das Saugrohr.
-
Während im
Stand der Technik Partialdrücke modelliert
werden, die in Summe dem resultierenden messbaren Saugrohrdruck
ergeben, wird bei dem obigen Verfahren vorgeschlagen, die Summe
der Teilfüllungen
bzw. der Teilmassenströme
von in das Saugrohr strömenden
Gas zu verwenden, um die gesamte Zylinderfüllung zu ermitteln.
-
Gemäß einer
Ausführungsform
kann die gesamte Zylinderfüllung
abhängig
von dem momentanen Saugrohrdruck ermittelt werden, wobei der momentane
Saugrohrdruck durch Integrieren der mit dem ersten Dynamikkorrekturfaktor
beaufschlagten Differenz zwischen einem ungefilterten, dem Saugrohr
zugeführten
Gasmassenstrom und dem gesamten dem Zylinder zugeführten Gasmassenstrom
bestimmt wird.
-
Weiterhin
kann die gesamte Zylinderfüllung als
Funktion abhängig
von dem momentanen Saugrohrdruck, abhängig von einer momentanen Motordrehzahl
und abhängig
von Korrekturfaktoren, insbesondere eines Höhenfaktors zur Anpassung an
einen Umgebungsdruck und eines Brennraumtemperaturfaktors zum Berücksichtigen
der Gastemperatur im Zylinder, ermittelt werden.
-
Gemäß einem
weiteren Aspekt ist ein Verfahren zum Bestimmen einer aktuellen
Restgasrate in Zylindern eines Verbrennungsmotors mit Abgasrückführung vorgesehen,
wobei Abgas an einer Einleitstelle in ein Saugrohr zum Zuführen eines
Gasgemisches in die Zylinder rückgeführt wird,
wobei die Restgasrate den momentanen Anteil von Abgas in dem in
dem Zylinder befindlichen gesamten Gases angibt. Das Verfahren umfasst
folgende Schritte:
- – Durchführen des obigen Verfahrens,
um den momentanen Saugrohrdruck zu bestimmen;
- – Ermitteln
der Restgasrate abhängig
von einem Abgas-Partialdruck und abhängig von dem momentanen Saugrohrdruck,
wobei der Abgas-Partialdruck abhängig
von einem dem Saugrohr zugeführten
Abgasmassenstrom, abhängig
von einem zweiten Dynamikkorrekturfaktor, der das dynamische Verhaken
des Saugrohrs unter Berücksichtigung
der Einleitstelle bezüglich
des sich einstellenden Abgas-Partialdrucks beschreibt, und abhängig von
einer momentanen Abgas-Zylinderfüllung
bestimmt wird.
-
Während im
Stand der Technik Partialdrücke modelliert
werden, die in Summe dem resultierenden messbaren Saugrohrdruck
ergeben, wird bei dem obigen Verfahren vorgeschlagen, die dynamischen Verhalten
der gesamten Zylinderfüllung
und des Abgasanteils (angegeben durch die Restgasrate) mit unterschiedlichen
Zeitkonstanten zu berücksichtigen.
-
Weiterhin
kann die momentane Abgas-Zylinderfüllung abhängig von der Restgasrate und
der gesamten Zylinderfüllung
bestimmt werden.
-
Weiterhin
kann vorgesehen sein, dass der Abgas-Partialdruck durch Integrieren
der mit dem zweiten Dynamikkorrekturfaktor beaufschlagten Differenz
zwischen dem AGR-Füllungsanteil,
der eine Füllung
von Abgas im Zylinder angibt, die sich aufgrund des dem Saugrohr
momentan zugeführten
Abgasmassenstroms einstellen würde,
und der (tatsächlichen)
Abgas-Zylinderfüllung
bestimmt wird.
-
Gemäß einem
weiteren Aspekt ist ein Verfahren zum Bestimmen einer momentanen
Luftfüllung
in Zylindern eines Verbrennungsmotors mit Abgasrückführung vorgesehen, wobei Abgas
an einer Einleitstelle in ein Saugrohr zum Zuführen eines Gas gemisches in
die Zylinder rückgeführt wird.
Das Verfahren umfasst folgende Schritte:
- – Ermitteln
der gesamten Zylinderfüllung
gemäß dem obigen
Verfahren;
- – Bereitstellen
einer Restgasrate oder Bestimmen der Restgasrate nach dem obigen
Verfahren;
- – Bestimmen
der aktuellen Luftfüllung
abhängig von
der gesamten Zylinderfüllung
und von der Restgasrate.
-
Gemäß einem
weiteren Aspekt ist ein Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors
vorgesehen. Das Verfahren umfasst folgende Schritte:
- – Bestimmen
der momentanen Luftfüllung
gemäß dem obigen
Verfahren;
- – Ansteuern
einer Stellung einer Drosselklappe des Verbrennungsmotors und/oder
einer Einspritzmenge von Kraftstoff in ein Saugrohr des Verbrennungsmotors
und/oder einen Zündwinkel zum
Zünden
eines Luft-/Kraftstoffgemisches abhängig von der momentanen Luftfüllung.
-
Durch
die dynamisch korrekte Füllungserfassung
kann die Anpassung des Kraftstoffpfades für eine Korrektur der Kraftstoffzumessung
in einem dynamischen Betriebsfall (Übergangskompensation) verbessert
werden. Dadurch erreicht man bessere Abgasemissionen und eine verbesserte
Fahrbarkeit. Durch die dynamisch korrekte Restgasratenbestimmung
kann weiterhin der Zündwinkel
korrekt berechnet werden.
-
Gemäß einem
weiteren Aspekt ist eine Motorsteuereinheit zum Steuern eines Verbrennungsmotors
vorgesehen, die ausgebildet ist, das obige Verfahren durchzuführen.
-
Gemäß einem
weiteren Aspekt ist ein Computerprogramm vorgesehen, das einen Programmcode
enthält,
der, wenn er auf einer Datenverarbeitungseinheit ausgeführt wird,
das obige Verfahren ausführt.
-
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
-
Bevorzugte
Ausführungsformen
werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es
zeigen:
-
1 eine
schematische Darstellung eines Motorsystems mit einem Verbrennungsmotor
mit Abgasrückführung;
-
2 ein
Funktionsblockdiagramm zur Veranschaulichung der Funktion zur Bestimmung
der Luftfüllung
und der Restgasrate; und
-
3 eine
detailliertere Darstellung des Kennfeldblocks des Funktionsblockdiagramms
der 2.
-
Beschreibung von Ausführungsformen
-
1 zeigt
schematisch ein Motorsystem 1 mit einem Verbrennungsmotor 2 mit
beispielhaft vier Zylindern 3. Dem Verbrennungsmotor 2 wird
Luft über
ein Saugrohr 4 eines Luftzuführungssystems zugeführt. In
das Saugrohr 4 wird über
ein Einspritzventil 5 Kraftstoff in das Saugrohr 4 eingespritzt,
um dort ein Luft-Kraftstoff-Gemisch zum Einlassen in die Zylinder 3 des
Verbrennungsmotors 2 zu bilden. Frischluft wird dem Saugrohr 4 gesteuert
durch eine Drosselklappe 11 zugeführt.
-
Verbrennungsabgase
aus den Zylindern werden über
ein Abgassystem 6 abgeführt.
Zwischen dem Abgassystem 6 und dem Saugrohr 4 ist
eine Abgasrückführungsanordnung 7 vorgesehen,
die einen Abgasrückführungskühler 8 und
ein Abgasrückführungsventil 9 aufweist
und Abgas von dem Abgassystem 6 in das Saugrohr 4 leiten
kann. Die Abgasrückführungsanordnung 7 mündet an
einer Einleitstelle 10 in das Saugrohr 4.
-
Es
ist ein Motorsteuergerät 12 vorgesehen, das
Stellung der Drosselklappe 11, die Stellung des Abgasrückführungsventils 9,
die Operation des Einspritzventils 5 und die Zündung des
Luft-Kraftstoff-Gemisches in den Zylindern 3 durch Festlegen von
Zündzeitpunkten
von Zündkerzen 13 für jeden der
Zylinder 3 steuert. Zur Durchführung der Ansteuerung dieser
Komponente ist es notwendig, dass die Motorsteuereinheit 12 die
aktuelle Luftfüllung
in den Zylindern 3 sowie die Restgasrate auch im dynamischen
Betrieb des Motorsystems 1 genau bestimmt.
-
Insbesondere
muss die Motorsteuereinheit 12 die einzuspritzende Kraftstoffmenge
an die momentane Luftfüllung
in den Zylindern 3 anpassen. Abhängig von der Restgasrate muss
weiterhin der Zündwinkel,
d. h. der Zündzeitpunkt
in Abhängigkeit von
der Stellung des Kurbelwellenwinkels entsprechend angepasst werden.
Weiterhin kann es erforderlich sein, dass zur Beibehaltung des Motormoments
auch die Stellung der Drosselklappe 11 entsprechend angepasst
werden muss. Dies erfolgt mithilfe von aus dem Stand der Technik
bekannten Motorsteuerungs- und Regelungsverfahren, auf die hierin
nicht näher
eingegangen werden soll.
-
Zur
Bestimmung der Ist-Zylinderfüllung rlfgsb
und der Ist-Restgasrate rragrzw wird eine Funktion in dem Motorsteuergerät 12 ausgeführt, die in 2 schematisch
dargestellt ist. Eine Eingangsgröße für diese
Funktion stellt eine aus dem Luftmassenstrom berechnete ungefilterte
Zylinderfüllung
rlroh dar. Der Luftmassenstrom wird mit Hilfe eines nicht gezeigten
vor der Drosselklappe 11 angeordneten Heißfilm-Luftmassensensors
gemessen. Eine weitere Eingangsgröße stellt ein sich aus dem
rückgeführten, in
das Saugrohr 4 geleiteter Abgasrückführungsmassenstrom (AGR-Massenstrom)
ergebender ungefilterter AGR-Füllungsanteil
rfrexroh dar. Der AGR-Massenstrom kann aus der Druckdifferenz zwischen
dem Druck im Abgassystem 6 und dem Druck im Saugrohr 4 und
aus der Stellung des Abgasrückführungsventils 9 gemäß einem
Modell ermittelt werden.
-
Die
ungefilterte Zylinderfüllung
rlroh wird einem ersten Summierglied 21 zugeführt. Weiterhin wird
der ungefilterte AGR-Füllungsanteil
rfrexroh dem ersten Summierglied 21 zugeführt. Der
Ausgang des ersten Summiergliedes 21 liefert die Summe
aus der ungefilterten Zylinderfüllung
rlroh und dem ungefilterten AGR-Füllungsanteil rfrexroh und entspricht einer
ungefilterten Gesamtfüllung
rges. Die ungefilterte Gesamtfüllung
rges wird an einen nicht invertierenden Eingang eines Differenzgliedes 22 angelegt. An
einen invertierenden Eingang des Differenzgliedes 22 ist
eine Angabe über
eine gesamte Zylinderfüllung
rfrges angelegt.
-
Die
Differenz zwischen der ungefilterten Gesamtfüllung rges und der normierten
Füllung
rfrges wird über
ein erstes Multiplikationsglied 23 an ein Integrationsglied 24 angelegt.
Das erste Multiplikationsglied 23 multipliziert die Füllungsdifferenz,
die am Ausgang des Differenzglieds 22 anliegt, mit einem ersten
Dynamikkorrekturfaktor fvisrm, der eine erste Zeitkonstante für das dynamische
Verhalten des Saugrohrs darstellt. Das Integrationsglied 22 integriert
die Differenzfüllung.
D. h. da das Verfahren zyklisch durchgeführt wird, summiert das Integrationsglied 22 die
Differenzfüllungen.
Am Ausgang des Integrationsgliedes wird somit einen demodulierten Saugrohrdruck
ps zur Verfügung
gestellt. Der modulierte Saugrohrdruck ps wird einem Kennfeldblock 25 zugeführt, in
dem unter Berücksichtigung
von weiteren Parametern, wie der Motordrehzahl nmot, einem Höhenfaktor
fho und einem Brennraumtemperaturfaktor ftbr und einem Kennfeld
die gesamte Zylinderfüllung
rfrges bestimmt wird. Die gesamte Zylinderfüllung rfrges, die auch an dem
invertierenden Eingang des Differenzgliedes 22 bereitgestellt
wird.
-
In 3 ist
der Kennfeldblock 25 nochmals ausführlicher dargestellt. Man erkennt,
dass der normierte Saugrohrdruck ps zunächst durch den Höhenfaktor
fho, der sich aus dem Umgebungsdruck dividiert durch 1013 hPa ergibt,
dividiert wird, bevor das Ergebnis dem Kennfeld gemeinsam mit der
Motordrehzahl nmot zugeführt
wird. Das Kennfeld modelliert den Zusammenhang zwischen Druck und
Füllung
in Abhängigkeit
von der Drehzahl. Damit ist es möglich,
den tatsächlichen
Saugrohrdruck zu berechnen. Die Adressierung des Kennfeldes ist
notwendig, da die nicht-lineare Beziehung von Druck zu Füllung nicht
vom absoluten Saugrohrdruck abhängt. Hierfür ist der
auf Umgebungsdruck normierte Saugrohrdruck entscheidend. Aus diesem
Grunde wird der normierte Saugrohrdruck durch den Höhenfaktor fho
dividiert.
-
Das
Ergebnis aus dem Kennfeld wird, um es an die tatsächlichen
Umgebungsdruckverhältnisse anzupassen,
nun wieder mit dem Höhenfaktor
fho in einem Multiplizierglied multipliziert und anschließend in
einem weiteren Multiplizierglied mit einem Brennraumtemperaturfaktor
ftbr multipliziert, um die gesamte Zylinderfüllung rfrges zu erhalten. Der
Brennraumtemperaturfaktor ftbr ergibt sich aus einer modellierten
Gastemperatur evtmod im Brennraum aus der Formel ftbr = 273 K/(273
K + evtmod).
-
Die
gesamte Zylinderfüllung
rfrges gibt an, welche gesamte Gasmenge durch die Zylinder strömt. Die
gesamte Zylinderfüllung
rfrges wird einem zweiten Multiplikationsglied 26 zugeführt, in
dem die gesamte Zylinderfüllung
rfrges mit der Restgasra te rragrzw, die separat ermittelt wird,
multipliziert wird, um eine Restgas-Füllung rfragr zu erhalten.
-
Anschließend wird
das Ergebnis der Multiplikation einem zweiten Differenzglied 27 zugeführt. In dem
zweiten Differenzglied 27 wird die Differenz aus der normierten
Füllung
rfrges und der mit der Restgasrate rragrzw multiplizierten gesamte
Zylinderfüllung
rfrges subtrahiert, um die aktuelle Luftfüllung rlfgsb als Ergebnis der
Subtraktion am Ausgang des zweiten Differenzgliedes 27 zu
erhalten.
-
Die
Restgasrate rragrzw wird wie folgt ermittelt:
Die ungefilterte
AGR-Füllung
rfrexroh wird einem nicht invertierenden Eingang eines dritten Differenzgliedes 30 zugeführt. Die
Restgas-Füllung
rfragr wird dem invertierenden Eingang des dritten Differenzgliedes 30 zugeführt. Die
in dem dritten Differenzglied 30 gebildete AGR-Füllungsdifferenz
als Differenz der ungefilterten AGR-Füllung
rfrexroh und der Restgas-Füllung
rfragr wird in einem dritten Multiplikationsglied 31 mit
einem zweiten Dynamikkorrekturfaktor fvisragr multipliziert und
das Multiplikationsergebnis einem zweiten Integrationsglied 32 zugeführt.
-
Am
Ausgang des zweiten Integrationsgliedes 32 ergibt sich
ein Partialdruck bezüglich
des AGR-Füllungsanteils
als AGR-Partialdruck, der sich durch Integration der mit einer durch
den zweiten Dynamikkorrekturfaktor fvisragr multiplizierten AGR-Füllungsdifferenz ergibt. Der
zweite Dynamikkorrekturfaktor fvisragr stellt eine zweite Zeitkonstante
dar, die die Wirkung des Saugrohrs bezüglich des rückgeführten Abgases beschreibt. Der
AGR-Partialdruck psrext wird durch den modellierten Saugrohrdruck
ps dividiert, um als Druckverhältnis
die Restgasrate rragrzw zu erhalten.
-
Die
Funktionsdarstellung der 2 löst sich von dem im Stand der
Technik verfolgten Ansatz, die modellierten Partialdrücke zu addieren.
Stattdessen werden aus den eingangsseitig bereitgestellten Partialfüllungen
rlroh und rfrexroh addiert und in dem ersten Differenzierglied,
das durch die erste Differenzeinheit 22, das erste Multiplizierglied 23,
das erste Integrationsglied 24 und den Kennfeldblock 25 gebildet
ist (obere Rückkopplungsschleife),
eine gesamte Zylinderfüllung
rfrges berechnet. Da bei wird eine erste Zeitkonstante zugrunde gelegt,
die durch den ersten Dynamikkorrekturfaktor fvisrm angegeben wird.
-
Die
Verwendung des ersten Differenzgliedes 22 ermöglicht einen
einfachen Aufbau des ersten Differenzierblocks, bei dem die Summe
der Partialfüllungen
rlroh und rfrexroh mit der Zylindergesamtfüllung rfrges subtrahiert werden.
Auf diese Weise lässt sich
ein Saugrohrdruckmodell implementieren, das wie bisher die Tiefpassfilterwirkung
aufgrund des Volumens des Saugrohrs mit einer bestimmten Zeitkonstante
annimmt und modelliert.
-
Im
unteren Teil (untere Rückkopplungsschleife)
der Funktionsdarstellung der 2 wird das dynamische
Verhalten des Saugrohrs bezüglich
des AGR-Füllungsanteils
rfrexroh modelliert, wobei ein zweites Differenzierglied gebildet
wird durch die Elemente, drittes Differenzglied 30, drittes
Multiplikationsglied 31, zweites Integrationsglied 32,
Divisionsglied 33 und zweites Multiplikationsglied 26.
Durch das dritte Multiplikationsglied 31 wird eine zweite Zeitkonstante
durch Multiplikation mit dem zweiten Dynamikkorrekturfaktor fvisragr
realisiert. Dadurch ist es möglich,
das schnellere dynamische Verhalten des AGR-Volumens im Saugrohr
zu modellieren. Der ermittelte Partialdruck psrext wird verwendet,
um mit dem modellierten Saugrohrdruck ps die Restgasrate rragrzw
durch Division beider Werte zu ermitteln.
-
Der
zweite Dynamikkorrekturfaktor fvisragr kann durch folgende Formel
berechnet werden: fviasragr = (Vh/(Vagr + Vh))·((tagrisr
+ 273 K)/273 K)·10,13
hPa/%,wobei Vh dem Hubvolumen eines Zylinders, Vagr näherungsweise
dem Volumen der im Saugrohr 4 vorhandenen Abgaswolke und
tagrisr einer modellierten AGR-Gastemperatur
entsprechen.
-
Bei
der Bildung des Volumenverhältnisses wird
anstelle des Saugrohrvolumens nun das geringere AGR-Durchmischungsvolumen
verwendet. Dieses wird bei der Applikation ermittelt. Eine Abhängigkeit
des Volumenverhältnisses
vom Betriebspunkt des Motors (Saugrohrdruck, AGR-Massenstrom, Motordrehzahl)
ist denkbar und könnte
durch ein geeignetes Kennfeld implementiert werden.
-
Die
Funktionsdarstellung zeigt, dass bei dem vorliegenden Verfahren
die beiden Dynamikkorrekturfaktoren, d. h. die beiden Zeitkonstanten
für die Differenzierglieder,
separat voneinander eingestellt werden können, so dass die Berechnung
der Restgasrate rragrzw in einem von der Saugrohrzeitkonstanten
unabhängigen
dynamischen Verhalten modellierbar ist.
-
In
dieser Struktur ist es möglich,
eine dynamisch richtige Luftfüllung
und Restgasrate zu berechnen, um so unterschiedliche Einleitstellen
der Abgasrückführungsleitung
in das Saugrohr zu berücksichtigen.
Die mit obigem Verfahren ermittelten korrekten Luftfüllungen
und Restgasraten erlauben es, die in das Saugrohr 4 einzuspritzende
Kraftstoffmenge richtig einzustellen und den richtigen Zündwinkel
anzugeben.