[go: up one dir, main page]

DE102023000107A1 - Method for calculating the efficiency of an internal combustion engine, in particular a motor vehicle - Google Patents

Method for calculating the efficiency of an internal combustion engine, in particular a motor vehicle Download PDF

Info

Publication number
DE102023000107A1
DE102023000107A1 DE102023000107.4A DE102023000107A DE102023000107A1 DE 102023000107 A1 DE102023000107 A1 DE 102023000107A1 DE 102023000107 A DE102023000107 A DE 102023000107A DE 102023000107 A1 DE102023000107 A1 DE 102023000107A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
delivery
function
internal combustion
map
combustion engine
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.)
Pending
Application number
DE102023000107.4A
Other languages
German (de)
Inventor
Nicholas Fekete
Matthias Fick
Michael Holewa
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mercedes Benz Group AG
Original Assignee
Mercedes Benz Group AG
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 Mercedes Benz Group AG filed Critical Mercedes Benz Group AG
Priority to DE102023000107.4A priority Critical patent/DE102023000107A1/en
Publication of DE102023000107A1 publication Critical patent/DE102023000107A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/18Circuit arrangements for generating control signals by measuring intake air flow
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00Input parameters for engine control
    • F02D2200/02Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/04Engine intake system parameters
    • F02D2200/0411Volumetric efficiency
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00Input parameters for engine control
    • F02D2200/02Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/04Engine intake system parameters
    • F02D2200/0414Air temperature

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Berechnen des Liefergrads (10) einer als Hubkolbenmotor ausgebildeten Verbrennungskraftmaschine, bei welchem in Abhängigkeit von wenigstens einem in einem Kennfeld für einen Referenzzustand hinterlegten Kennfeldwert ein Basisliefergrad (16) berechnet wird. Es wird wenigstens ein Druckkorrekturwert in Abhängigkeit von einer Abweichung eines Ist-Druckverhältnisses von einem dem Referenzzustand zugeordneten Referenzdruckverhältnis ermittelt. Es wird wenigstens ein Dynamikkorrekturwert in Abhängigkeit von einer Abweichung wenigstens eines Ist-Wandwärmestroms von einem einem Stationärzustand zugeordneten Stationärwandwärmestrom ermittelt. Es wird der Liefergrad (10) in Abhängigkeit von dem Basisliefergrad (16), dem Druckkorrekturwert und dem Dynamikkorrekturwert berechnet.

Figure DE102023000107A1_0000
The invention relates to a method for calculating the delivery rate (10) of an internal combustion engine designed as a reciprocating piston engine, in which a base delivery rate (16) is calculated as a function of at least one map value stored in a map for a reference state. At least one pressure correction value is determined as a function of a deviation of an actual pressure ratio from a reference pressure ratio assigned to the reference state. At least one dynamic correction value is determined as a function of a deviation of at least one actual wall heat flow from a stationary wall heat flow assigned to a steady state. The degree of delivery (10) is calculated as a function of the basic degree of delivery (16), the pressure correction value and the dynamic correction value.
Figure DE102023000107A1_0000

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Berechnen des Liefergrads, d.h. dem Verhältnis der nach Abschluss des Ladungswechsels im Zylinder tatsächlich enthaltenen Masse zur theoretisch maximal möglichen Masse einer Verbrennungskraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs.The invention relates to a method for calculating the volumetric efficiency, i.e. the ratio of the mass actually contained in the cylinder after completion of the gas exchange to the theoretically maximum possible mass of an internal combustion engine, in particular a motor vehicle.

Der DE 10 2015 207 252 A1 ist ein Verfahren zur modellbasierten Optimierung einer technischen Einrichtung als bekannt zu entnehmen. Bei dem Verfahren wird wenigstens ein erster Parameter in Bezug auf die zu optimierende technische Einrichtung erfasst, wobei der Parameter eine physikalische Größe charakterisiert.The DE 10 2015 207 252 A1 a method for the model-based optimization of a technical device can be seen as known. In the method, at least one first parameter relating to the technical device to be optimized is recorded, with the parameter characterizing a physical quantity.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zu schaffen, mittels welchem der Liefergrad einer als Hubkolbenmaschine ausgebildeten Verbrennungskraftmaschine besonders vorteilhaft berechnet werden kann.The object of the present invention is to provide a method by means of which the efficiency of an internal combustion engine designed as a reciprocating piston engine can be calculated in a particularly advantageous manner.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by a method having the features of patent claim 1. Advantageous configurations with expedient developments of the invention are specified in the remaining claims.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Berechnen des Liefergrads einer als Hubkolbenmotor ausgebildeten und auch als Verbrennungsmotor oder Brennkraftmaschine bezeichneten Verbrennungskraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs. Beispielsweise wird das Verfahren mittels einer elektronischen Recheneinrichtung, insbesondere des Kraftfahrzeugs, durchgeführt. Ferner ist es denkbar, dass das Verfahren während eines befeuerten oder unbefeuerten Betriebs der Verbrennungskraftmaschine durchgeführt wird und/oder der Liefergrad in Echtzeit im laufenden Fahrzeugbetrieb im Seriensteuergerät berechnet wird. Bei dem Verfahren wird in Abhängigkeit von wenigstens einem Kennfeldwert, welcher in einem Kennfeld für einen Referenzzustand hinterlegt ist, ein Basisliefergrad berechnet. Beispielsweise ist das Kennfeld in einer insbesondere elektrischen oder elektronischen Speichereinrichtung wie beispielsweise einem Datenspeicher der elektronischen Recheneinrichtung gespeichert, sodass insbesondere der Kennfeldwert in der Speichereinrichtung gespeichert ist. Bei dem Verfahren wird wenigstens ein Druckkorrekturwert in Abhängigkeit von einer Abweichung eines Ist-Druckverhältnisses von einem dem Referenzzustand zugeordneten Referenzdruckverhältnis ermittelt, insbesondere berechnet. Außerdem wird bei dem Verfahren wenigstens ein Dynamikkorrekturwert in Abhängigkeit von einer Abweichung wenigstens eines Ist-Wandwärmestroms von einem einem Stationärzustand zugeordneten Stationärwandwärmestrom ermittelt, insbesondere berechnet. Beispielsweise ist der Stationärzustand der Referenzzustand. Alternativ oder zusätzlich ist es denkbar, dass der Stationärzustand ein insbesondere empirisch ermittelter Zustand und/oder ein Zustand ist, der sich auf einen Stationärbetrieb der Verbrennungskraftmaschine bezieht, deren Stationärbetrieb beispielsweise insbesondere im Rahmen einer Entwicklung der Verbrennungskraftmaschine auf einem Prüfstand durchgeführt wurde. Mit anderen Worten handelt es sich beispielsweise bei dem Stationärwandwärmestrom um einen Wärmestrom, welcher für den Stationärzustand ermittelt wurde und/oder in dem Stationärzustand auftritt oder aufgetreten ist und somit durch den Stationärzustand ermittelt wurde. Wieder mit anderen Worten ausgedrückt ist vorzugsweise der Stationärwandwärmestrom ein Wärmestrom, zu dem es in einem Stationärzustand, mithin in einem Stationärbetrieb der Verbrennungskraftmaschine, kommt oder kam, insbesondere dann, wenn die Verbrennungskraftmaschine in dem Stationärbetrieb betrieben wird oder wurde. Dabei ist es insbesondere denkbar, dass der Stationärwandwärmestrom empirisch ermittelt wird oder wurde, insbesondere auf dem genannten Prüfstand, auf welchem die Verbrennungskraftmaschine in dem Stationärbetrieb betrieben wird oder wurde. Dabei ist es denkbar, dass der Stationärwandwärmestrom beziehungsweise ein den Stationärwandwärmestrom charakterisierender Wärmestromwert in einem, insbesondere in der Speichereinrichtung gespeicherten Kennfeld hinterlegt ist. Ebenso ist es denkbar, dass der Stationärwandwärmestrom aus für den Stationärbetrieb geltenden und in der Speichereinrichtung gespeicherten Randbedingungen errechnet wird. Ferner ist es denkbar, dass das Referenzdruckverhältnis in dem Kennfeld oder dem weiteren Kennfeld oder dem dritten Kennfeld, welches beispielsweise in der Speichereinrichtung gespeichert ist, hinterlegt ist.The invention relates to a method for calculating the efficiency of an internal combustion engine designed as a reciprocating piston engine and also referred to as an internal combustion engine or internal combustion engine, in particular a motor vehicle. For example, the method is carried out using an electronic computing device, in particular the motor vehicle. It is also conceivable for the method to be carried out during fired or unfired operation of the internal combustion engine and/or for the delivery rate to be calculated in real time during ongoing vehicle operation in the production control unit. In the method, a base delivery level is calculated as a function of at least one map value that is stored in a map for a reference state. For example, the map is stored in a particular electrical or electronic memory device such as a data memory of the electronic computing device, so that in particular the map value is stored in the memory device. In the method, at least one pressure correction value is determined, in particular calculated, as a function of a deviation of an actual pressure ratio from a reference pressure ratio assigned to the reference state. In addition, in the method, at least one dynamic correction value is determined, in particular calculated, as a function of a deviation of at least one actual wall heat flow from a stationary wall heat flow assigned to a steady state. For example, the steady state is the reference state. Alternatively or additionally, it is conceivable that the stationary state is a particularly empirically determined state and/or a state that relates to steady-state operation of the internal combustion engine, which steady-state operation was carried out on a test bench, for example, in particular as part of a development of the internal combustion engine. In other words, the stationary wall heat flow is, for example, a heat flow that was determined for the steady state and/or occurs or has occurred in the steady state and was thus determined by the steady state. In other words, the steady-state wall heat flow is preferably a heat flow that occurs or occurred in a steady state, i.e. in steady-state operation of the internal combustion engine, especially when the internal combustion engine is or was operated in steady-state operation. It is particularly conceivable that the steady-state wall heat flow is or was determined empirically, in particular on the test bench mentioned, on which the internal combustion engine is or was operated in steady-state operation. It is conceivable that the stationary wall heat flow or a heat flow value characterizing the stationary wall heat flow is stored in a characteristic map stored in particular in the memory device. It is also conceivable that the steady-state wall heat flow is calculated from boundary conditions that apply to steady-state operation and are stored in the storage device. It is also conceivable that the reference pressure ratio is stored in the characteristic map or the additional characteristic map or the third characteristic map, which is stored in the memory device, for example.

Bei dem Verfahren wird der Liefergrad in Abhängigkeit von dem Basisliefergrad, dem Druckkorrekturwert und dem Dynamikkorrekturwert berechnet.In the method, the degree of delivery is calculated as a function of the basic degree of delivery, the pressure correction value and the dynamic correction value.

Die Berechnung des auch als Gesamtliefergrad bezeichneten Liefergrads wird auch als Modellierung des Liefergrads oder Liefergradmodellierung bezeichnet, da beispielsweise der Liefergrad anhand wenigstens eines Rechenmodells berechnet, mithin modelliert wird. Der Erfindung liegen dabei insbesondere die folgenden Erkenntnisse und Überlegungen zugrunde: In der Motorsteuerung für beispielsweise als Dieselmotor ausgebildete Verbrennungskraftmaschinen ist üblicherweise der modellierte Motormassenstrom eine zentrale Größe. Für die Berechnung wird unter anderem der Liefergrad der einfach auch als Motor bezeichneten Verbrennungskraftmaschine benötigt, wobei der Liefergrad das Verhältnis aus tatsächlichem zu theoretisch in den Motor einströmendem Massenstrom darstellt. Bisher erfolgte die Liefergradmodellierung empirisch in Form von Kennfeldstrukturen, ausgelegt auf und/oder ermittelt für stationäre Zustände. Dynamische Einflüsse auf den Liefergrad zum Beispiel durch sich ändernde Wärmeströme nach Betriebspunktänderung wurden bisher nicht abgebildet. Durch die Erfindung wird nun die Modellierung des Liefergrads bei instationären Bedingungen verbessert, wodurch eine höhere Genauigkeit insbesondere von AGR-Raten realisiert werden kann. Somit kann ein besonders emissionsarmer Betrieb gewährleistet werden. Insbesondere sieht die Erfindung eine Ergänzung einer bisherigen, üblichen, empirischen Liefergradstruktur durch physikalische Korrekturen vor, welche insbesondere folgende Effekte berücksichtigen:

  • - Die Liefergradbeeinflussung durch den realen Wandwärmestrom, welcher sich nach Betriebspunktänderung aufgrund der thermischen Trägheit der Zylinderwände vom stationären Zustand unterscheidet.
  • - Die Liefergradbeeinflussung durch das Druckverhältnis insbesondere p3 zu p2, welches sowohl stationär, zum Beispiel in der Höhe, als auch dynamisch vom Referenzzustand abweichen kann und durch den Einfluss auf die Restgasmasse ebenfalls den Liefergrad beeinflusst.
The calculation of the degree of delivery, also referred to as the overall degree of delivery, is also referred to as modeling of the degree of delivery or modeling of the degree of delivery, since, for example, the degree of delivery is calculated using at least one calculation model and is therefore modeled. The invention are in particular the fol Based on the following findings and considerations: The modeled engine mass flow is usually a central variable in engine control for internal combustion engines designed as diesel engines, for example. Among other things, the volumetric efficiency of the internal combustion engine, also referred to simply as an engine, is required for the calculation, with the volumetric efficiency representing the ratio of the actual to the theoretical mass flow flowing into the engine. So far, the modeling of delivery efficiency has been carried out empirically in the form of map structures, designed for and/or determined for stationary states. Dynamic influences on the degree of delivery, for example due to changing heat flows after a change in the operating point, have not yet been mapped. The modeling of the degree of delivery under transient conditions is now improved by the invention, as a result of which greater accuracy, in particular of EGR rates, can be achieved. In this way, particularly low-emission operation can be guaranteed. In particular, the invention provides a supplement to a previous, customary, empirical delivery efficiency structure through physical corrections, which take into account the following effects in particular:
  • - The influence of the volumetric efficiency by the real wall heat flow, which differs from the stationary state after the operating point change due to the thermal inertia of the cylinder walls.
  • - The influence on the degree of delivery by the pressure ratio, in particular p3 to p2, which can deviate from the reference state both stationary, for example in height, and dynamically and also influences the degree of delivery by influencing the residual gas mass.

Die Erfindung ermöglicht im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen insbesondere eine höhere Genauigkeit der AGR-Rate insbesondere bei dynamischem Motorbetrieb, woraus Emissionsvorteile sowie eine erhöhte Genauigkeit von Adaptions- und Diagnosefunktionen resultieren können.In comparison to conventional solutions, the invention enables a higher accuracy of the EGR rate, particularly during dynamic engine operation, which can result in emission benefits and increased accuracy of adaptation and diagnostic functions.

Insbesondere handelt es sich bei dem Ist-Druckverhältnis beziehungsweise bei dem Referenzdruckverhältnis um ein Verhältnis von einem ersten Druck zu einem zweiten Druck, wobei es sich vorzugsweise bei dem ersten Druck um den sogenannten p3-Druck und bei dem zweiten Druck um den sogenannten p2-Druck handelt. Der p3-Druck wird auch einfach als p3 bezeichnet und ist ein in einem Abgastrakt der Verbrennungskraftmaschine stromab von Brennräumen der Verbrennungskraftmaschine herrschender Druck, welcher beispielsweise stromauf einer in dem Abgastrakt angeordneten Turbine eines Abgasturboladers herrscht. Der p2-Druck wird auch als p2 bezeichnet und ist ein beispielsweise in einem Ansaugtrakt der Verbrennungskraftmaschine stromauf der Brennräume herrschender Druck, welcher beispielsweise stromauf stromab eines in dem Ansaugtrakt angeordneten Verdichters sowie insbesondere stromab einer in dem Ansaugtrakt angeordneten Drosselklappe herrscht.In particular, the actual pressure ratio or the reference pressure ratio is a ratio of a first pressure to a second pressure, the first pressure preferably being the so-called p3 pressure and the second pressure being the so-called p2 pressure acts. The p3 pressure is also referred to simply as p3 and is a pressure prevailing in an exhaust tract of the internal combustion engine downstream of combustion chambers of the internal combustion engine, which pressure prevails, for example, upstream of a turbine of an exhaust gas turbocharger arranged in the exhaust tract. The p2 pressure is also referred to as p2 and is a pressure prevailing, for example, in an intake tract of the internal combustion engine upstream of the combustion chambers, which prevails, for example, upstream of a compressor arranged in the intake tract and in particular downstream of a throttle valve arranged in the intake tract.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in der einzigen Figur alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.Further advantages, features and details of the invention result from the following description of a preferred exemplary embodiment and from the drawing. The features and combinations of features mentioned above in the description and the features and combinations of features mentioned below in the description of the figures and/or shown alone in the single figure can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or on their own, without the frame to abandon the invention.

Die Zeichnung zeigt in der einzigen Fig. ein Blockdiagramm zum Veranschaulichen eines Verfahrens zum Berechnen des Liefergrads einer als Hubkolbenmotor ausgebildeten Verbrennungskraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs.In the single figure, the drawing shows a block diagram to illustrate a method for calculating the delivery efficiency of an internal combustion engine designed as a reciprocating piston engine, in particular of a motor vehicle.

Die einzige Fig. zeigt ein Blockdiagramm, anhand dessen im Folgenden ein Verfahren zum Berechnen des Liefergrads 10 einer als Hubkolbenmotor ausgebildeten Verbrennungskraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, erläutert wird. Dies bedeutet insbesondere, dass das vorzugsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildete Kraftfahrzeug in seinem vollständig hergestellten Zustand die Verbrennungskraftmaschine aufweist und mittels der Verbrennungskraftmaschine antreibbar ist. Die Berechnung des Liefergrads 10 erfolgt in Abhängigkeit von einer empirischen Kennfeldstruktur, die in der Fig. durch einen Block 12 veranschaulicht wird. Außerdem erfolgt die Berechnung des Liefergrads 10 in Abhängigkeit von einer physikalischen Struktur, die in der Fig. durch einen Block 14 veranschaulicht ist. Es ist erkennbar, dass die empirische Struktur durch die physikalische Struktur ergänzt ist oder wird, wodurch der Liefergrad 10, welcher auch als Gesamtliefergrad bezeichnet wird, besonders vorteilhaft, insbesondere besonders präzise, berechnet werden kann. Im Folgenden werden Grundlagen zum Liefergrad beschrieben: Der Liefergrad ist das Verhältnis aus tatsächlichem zu theoretisch möglichem Motormassenstrom, welcher auch einfach als Massenstrom bezeichnet wird. Dabei bezieht sich der theoretische Massenstrom auf den Gaszustand im Saugrohr. η = m ˙ m T ˙ h e o = ρ V ˙ ρ V ˙ T h e o = p U T R T U T p S R R T S R V H , E F F n 2 V H n 2 = p U T p S R T S R T U T V H , E f f V H

Figure DE102023000107A1_0001
The only figure shows a block diagram, on the basis of which a method for calculating the volumetric efficiency 10 of an internal combustion engine designed as a reciprocating piston engine, in particular of a motor vehicle, is explained below. This means in particular that the motor vehicle, which is preferably designed as a motor vehicle, in particular as a passenger car, has the internal combustion engine in its fully manufactured state and can be driven by means of the internal combustion engine. The calculation of the delivery efficiency 10 takes place as a function of an empirical map structure, which is illustrated by a block 12 in the figure. In addition, the degree of delivery 10 is calculated as a function of a physical structure, which is illustrated by a block 14 in the figure. It can be seen that the empirical structure is or will be supplemented by the physical structure, as a result of which the degree of delivery 10, which is also referred to as the overall degree of delivery, can be calculated particularly advantageously, in particular particularly precisely. The basics of the volumetric efficiency are described below: The volumetric efficiency is the ratio of the actual to the theoretically possible engine mass flow, which is also simply referred to as the mass flow. The theoretical mass flow refers to the gas condition in the intake manifold. n = m ˙ m T ˙ H e O = ρ V ˙ ρ V ˙ T H e O = p u T R T u T p S R R T S R V H , E f f n 2 V H n 2 = p u T p S R T S R T u T V H , E f f V H
Figure DE102023000107A1_0001

Der Gesamtliefergrad setzt sich damit aus folgenden Anteilen zusammen: Ein erster der Anteile umfasst Druckverluste beim Einströmen in den jeweiligen Zylinder (Druck im unteren Totpunkt pUT < Druck im Saugrohr pSR). Ein zweiter der Anteile umfasst Wärmeübergänge im Ansaugvorgang (TUT ≠ TSR). Ein dritter der Anteile umfasst eine Abnahme des nutzbaren Hubvolumens durch Restgasexpansion von p3 auf pSR (VH,eff < VH).The total volumetric efficiency is thus made up of the following parts: A first of the parts includes pressure losses when flowing into the respective cylinder (pressure at bottom dead center p UT <pressure in the intake manifold p SR ). A second of the components includes heat transfer in the intake process (T UT ≠ T SR ). A third of the proportions includes a decrease in the usable swept volume due to residual gas expansion from p 3 to p SR (V H,eff < V H ).

Das Verfahren wird beispielsweise mittels einer elektronischen Recheneinrichtung durchgeführt, welche auch als Steuergerät oder Motorsteuergerät bezeichnet wird. Das im Motorsteuergerät umgesetzte Liefergradmodell gliedert sich in einen empirischen Teil sowie in einen physikalischen Teil. Insbesondere ist der empirische Teil die empirische Kennfeldstruktur (Block 12), wobei beispielsweise der physikalische Teil die physikalische Struktur (Block 14) ist. Insbesondere im empirischen Teil ist oder wird der Gesamtliefergrad für einen Referenzzustand von Motortemperatur, Gastemperatur und Druckverhältnis p3/pSR in einem Kennfeld abgelegt, wobei beispielsweise der Referenzzustand ebenfalls hinterlegt oder abgelegt ist oder wird. Der Druck pSR wird beispielsweise auch mit p2 bezeichnet. Weicht die, insbesondere aktuelle, Motortemperatur und/oder die, insbesondere aktuelle, Gastemperatur im Saugrohr von dem Referenzzustand ab, wirkt eine Korrektur, welche aus dem Abstand zur Referenz multipliziert mit einem Faktor berechnet wird. Zusätzlich gibt es eine Korrektur für die Drallklappe. Die Aufteilung des so modellierten Liefergrads auf die oben genannten Anteile spielt dabei im Grunde keine Rolle, die empirische Struktur (empirische Kennfeldstruktur) liefert einen korrigierten Basisliefergrad 16. Es ist somit erkennbar, dass bei dem Verfahren in Abhängigkeit von wenigstens einem in dem Kennfeld für den Referenzzustand hinterlegten oder abgelegten Kennfeldwert der Basisliefergrad 16 berechnet wird.The method is carried out, for example, using an electronic computing device, which is also referred to as a control unit or engine control unit. The delivery efficiency model implemented in the engine control unit is divided into an empirical part and a physical part. In particular, the empirical part is the empirical map structure (block 12), the physical part being the physical structure (block 14), for example. In the empirical part in particular, the total delivery efficiency for a reference state of engine temperature, gas temperature and pressure ratio p 3 /p SR is stored in a map, with the reference state also being or being stored, for example. The pressure p SR is also denoted by p 2 , for example. If the, in particular current, engine temperature and/or the, in particular current, gas temperature in the intake manifold deviates from the reference state, a correction takes effect, which is calculated from the distance to the reference multiplied by a factor. In addition, there is a correction for the swirl flap. The division of the delivery efficiency modeled in this way into the above-mentioned shares basically plays no role, the empirical structure (empirical map structure) provides a corrected basic delivery efficiency 16. It can thus be seen that the method depends on at least one in the map for the The base delivery level 16 is calculated from the map value stored or stored in the reference state.

Insbesondere im physikalischen Teil (physikalische Struktur) erfolgt eine Korrektur des Basisliefergrads bei Abweichungen des auch als Ist-Druckverhältnis bezeichneten Druckverhältnisses p3/pSR von dem Referenzzustand, mithin von einem dem Referenzzustand zugeordneten Referenzdruckverhältnis. Hintergrund dabei ist die von p3/pSR abhängige Restgasexpansion, welche das effektiv nutzbare Zylindervolumen beeinflusst. Die Korrektur kann sowohl stationär, zum Beispiel in der Höhe oder bei unterschiedlichen Zuständen der Abgasrückführung (AGR), als auch dynamisch, zum Beispiel während einer Beschleunigung, wirken. Außerdem erfolgt im physikalischen Teil eine Korrektur des Basisliefergrads bei von einem Stationärzustand abweichenden Wandwärmeströmen. Dies sei an folgendem Beispiel erläutert: Die Bauteiltemperaturen sind stationär in einem Volllastpunkt höher als in einem Teillastpunkt. Bei einem sprunghaften Betriebspunktwechsel ändern sich die Bauteiltemperaturen aber relativ langsam, sodass die Wärmeströme zwischen Gas und Bauteilen zunächst nicht dem Stationärzustand entsprechen. Während dieser Zeit greift die dynamische, wärmestrombedingte Liefergradkorrektur.In the physical part (physical structure) in particular, the basic delivery rate is corrected if the pressure ratio p 3 /p SR , also referred to as the actual pressure ratio, deviates from the reference state, hence from a reference pressure ratio assigned to the reference state. The background to this is the residual gas expansion which is dependent on p 3 /p SR and which influences the effectively usable cylinder volume. The correction can be both stationary, for example at altitude or with different states of exhaust gas recirculation (EGR), and dynamic, for example during acceleration. In addition, in the physical part, the basic efficiency is corrected for wall heat flows that deviate from a stationary state. This is explained using the following example: The component temperatures are stationary at a full load point higher than at a partial load point. In the case of a sudden change in the operating point, however, the component temperatures change relatively slowly, so that the heat flows between the gas and the components do not initially correspond to the stationary state. During this time, the dynamic, heat flow-related volumetric efficiency correction takes effect.

Die beiden physikalischen Korrekturen lassen sich gemeinsam aus der Energiebilanz des jeweiligen Zylinders für den Ansaugvorgang vom oberen Totpunkt (OT) zum unteren Totpunkt (UT) ableiten: m ˙ m o t c p ( T S R ) T S R + m ˙ R G c V ( T 3 ) T 3 + Q ˙ w = p U T V H n 2 + ( m ˙ m o t + m ˙ R G ) c V ( T U T ) T U T

Figure DE102023000107A1_0002
m ˙ R G = p 3 R T 3 V c n 2
Figure DE102023000107A1_0003
m ˙ m o t + m ˙ R G = p U T R T U T ( V H + V c ) n 2
Figure DE102023000107A1_0004
m ˙ m o t = p S R R T S R V H n 2 η
Figure DE102023000107A1_0005
The two physical corrections can be derived together from the energy balance of the respective cylinder for the intake process from top dead center (TDC) to bottom dead center (UT): m ˙ m O t c p ( T S R ) T S R + m ˙ R G c V ( T 3 ) T 3 + Q ˙ w = p u T V H n 2 + ( m ˙ m O t + m ˙ R G ) c V ( T u T ) T u T
Figure DE102023000107A1_0002
m ˙ R G = p 3 R T 3 V c n 2
Figure DE102023000107A1_0003
m ˙ m O t + m ˙ R G = p u T R T u T ( V H + V c ) n 2
Figure DE102023000107A1_0004
m ˙ m O t = p S R R T S R V H n 2 n
Figure DE102023000107A1_0005

Aus den oben genannten Gleichungen und/oder der vereinfachten Annahme, dass κ= c p c v = c o n s t .

Figure DE102023000107A1_0006
erhält man nach Umstellung eine Gleichung für den Liefergrad unter anderem als Funktion von p3/pSR und QW: η = p U T p S R 1 κ ( ε 1 ) ( p 3 p S R p U T p S R ) κ 1 κ Q ˙ w p S R V H n 2
Figure DE102023000107A1_0007
From the above equations and/or the simplified assumption that κ= c p c v = c O n s t .
Figure DE102023000107A1_0006
after conversion, one obtains an equation for the degree of delivery, among other things as a function of p 3 /p SR and Q W : n = p u T p S R 1 k ( e 1 ) ( p 3 p S R p u T p S R ) k 1 k Q ˙ w p S R V H n 2
Figure DE102023000107A1_0007

Die partiellen Ableitungen dieser Gleichung nach p3/p2 beziehungsweise nach dem Wandwärmestrom QW liefern die für die physikalischen Korrekturen benötigten Zusammenhänge:

  • p3/p2-Korrektur: d η d ( p 3 p S R ) = 1 κ ( ε 1 ) Δ η V = 1 κ ( ε 1 ) ( p 3 p S R ( p 3 p S R ) B a s )
    Figure DE102023000107A1_0008
The partial derivatives of this equation according to p 3 /p 2 or according to the wall heat flow Q W provide the relationships required for the physical corrections:
  • p 3 /p 2 correction: i.e n i.e ( p 3 p S R ) = 1 k ( e 1 ) Δ n V = 1 k ( e 1 ) ( p 3 p S R ( p 3 p S R ) B a s )
    Figure DE102023000107A1_0008

Das Liefergrad-Delta Δηv kann anschließend in einen Korrekturfaktor umgerechnet werden:

  • Wandwärme-Korrektur: d η d Q ˙ w = κ 1 κ 1 p S R V H n 2
    Figure DE102023000107A1_0009
The degree of delivery delta Δη v can then be converted into a correction factor:
  • Wall Heat Correction: i.e n i.e Q ˙ w = k 1 k 1 p S R V H n 2
    Figure DE102023000107A1_0009

Damit gilt für das Liefergrad-Delta Δητ: Δ η T = κ 1 κ Δ Q ˙ W p S R V H n 2

Figure DE102023000107A1_0010
The following applies to the degree of delivery delta Δη τ : Δ n T = k 1 k Δ Q ˙ W p S R V H n 2
Figure DE102023000107A1_0010

Zur Berechnung des thermischen Liefergrad-Deltas fehlen zunächst noch das stationäre (Q̇W,stat) sowie der aktuelle Wärmestrom (Q̇W). Der stationäre Wandwärmestrom kann durch Umstellung der obigen Gleichung auf den Wandwärmestrom berechnet werden (stationär gilt: η = ηStat): Q ˙ W , S t a t = κ κ 1 ( p U T p S R η S t a t 1 κ ( ε 1 ) [ p 3 p S R p U T p S R ] ) p S R V H n 2

Figure DE102023000107A1_0011
To calculate the thermal degree of delivery delta, the stationary (Q̇ W,stat ) and the current heat flow (Q̇ W ) are still missing. The steady-state wall heat flow can be calculated by converting the above equation to the wall heat flow (steady-state applies: η = η Stat ): Q ˙ W , S t a t = k k 1 ( p u T p S R n S t a t 1 k ( e 1 ) [ p 3 p S R p u T p S R ] ) p S R V H n 2
Figure DE102023000107A1_0011

Der aktuelle Wandwärmestrom wird im Anschluss mittels PT1-Filterung aus Q̇W,stat berechnet, die Filterzeit ist abhängig von dem Massenstrom, wodurch die thermische Trägheit der Zylinderwände berücksichtigt wird.The current wall heat flow is then calculated from Q̇ W,stat using PT1 filtering. The filter time depends on the mass flow, which takes the thermal inertia of the cylinder walls into account.

Das zur Berechnung des stationären Wandwärmestroms verwendete Druckverhältnis p U T p S R

Figure DE102023000107A1_0012
basiert auf einer applikativen Gewichtung zwischen Druckverlusten Δηv und thermischen Verlusten Δητ. Dabei bezeichnet: η den Liefergrad, ṁ den Massenstrom, V das Volumen, V den Volumenstrom, ρ die Dichte, p den Druck, R die spezifische Gaskonstante von Luft, Q̇̇ den Wärmestrom, κ den Isotropenexponenten, p3 den Druck im Abgaskrümmer, ε das Verdichtungsverhältnis, cp die spezifische isobare Wärmekapazität, cv die spezifische isochore Wärmekapazität, „Theo“ theoretisch, „SR“ das Saugrohr beziehungsweise die Ladeluftverteilerleitung, „RG“ das Restgas, „mot“ den Motor, „UT“ den unteren Totpunkt, „H“ den Hub, „Eff“ effektiv, „W“ Wand und „stat“ stationär.The pressure ratio used to calculate steady-state wall heat flux p u T p S R
Figure DE102023000107A1_0012
is based on an application weighting between pressure losses Δη v and thermal losses Δη τ . Where: η denotes the volumetric efficiency, ṁ the mass flow, V the volume, V the volume flow, ρ the density, p the pressure, R the specific gas constant of air, Q̇̇ the heat flow, κ the isotropic exponent, p 3 the pressure in the exhaust manifold, ε the compression ratio, c p the specific isobaric heat capacity, c v the specific isochoric heat capacity, "Theo" theoretical, "SR" the intake manifold or the charge air distribution line, "RG" the residual gas, "mot" the engine, "UT" the bottom dead center, "H" the stroke, "Eff" effective, "W" wall and "stat" stationary.

BezugszeichenlisteReference List

1010
Liefergraddegree of delivery
1212
Blockblock
1414
Blockblock
1616
Basisliefergradbasic delivery level

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of documents cited by the applicant was generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • DE 102015207252 A1 [0002]DE 102015207252 A1 [0002]

Claims (3)

Verfahren zum Berechnen des Liefergrads (10) einer als Hubkolbenmotor ausgebildeten Verbrennungskraftmaschine, bei welchem: - in Abhängigkeit von wenigstens einem in einem Kennfeld für einen Referenzzustand hinterlegten Kennfeldwert ein Basisliefergrad (16) berechnet wird; - wenigstens ein Druckkorrekturwert in Abhängigkeit von einer Abweichung eines Ist-Druckverhältnisses von einem dem Referenzzustand zugeordneten Referenzdruckverhältnis ermittelt wird; - wenigstens ein Dynamikkorrekturwert in Abhängigkeit von einer Abweichung wenigstens eines Ist-Wandwärmestroms von einem einem Stationärzustand zugeordneten Stationärwandwärmestrom ermittelt wird; und - der Liefergrad (10) in Abhängigkeit von dem Basisliefergrad (16), dem Druckkorrekturwert und dem Dynamikkorrekturwert berechnet wird.Method for calculating the volumetric efficiency (10) of an internal combustion engine designed as a reciprocating piston engine, in which: - a base delivery level (16) is calculated as a function of at least one map value stored in a map for a reference state; - at least one pressure correction value is determined as a function of a deviation of an actual pressure ratio from a reference pressure ratio assigned to the reference state; - at least one dynamic correction value is determined as a function of a deviation of at least one actual wall heat flow from a stationary wall heat flow associated with a steady state; and - the degree of delivery (10) is calculated as a function of the basic degree of delivery (16), the pressure correction value and the dynamic correction value. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kennfeldwert aus dem Kennfeld in Abhängigkeit von wenigstens einer Temperatur der Verbrennungskraftmaschine ermittelt wird.procedure after claim 1 , characterized in that the map value is determined from the map as a function of at least one temperature of the internal combustion engine. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kennfeldwert aus dem Kennfeld in Abhängigkeit von wenigstens einer Temperatur von wenigstens einem Brennraum der Verbrennungskraftmaschine zuzuführender oder zugeführter Luft ermittelt wird.procedure after claim 1 or 2 , characterized in that the map value is determined from the map as a function of at least one temperature of at least one combustion chamber of the internal combustion engine to be supplied or supplied air.
DE102023000107.4A 2023-01-16 2023-01-16 Method for calculating the efficiency of an internal combustion engine, in particular a motor vehicle Pending DE102023000107A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102023000107.4A DE102023000107A1 (en) 2023-01-16 2023-01-16 Method for calculating the efficiency of an internal combustion engine, in particular a motor vehicle

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102023000107.4A DE102023000107A1 (en) 2023-01-16 2023-01-16 Method for calculating the efficiency of an internal combustion engine, in particular a motor vehicle

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102023000107A1 true DE102023000107A1 (en) 2023-03-09

Family

ID=85226538

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102023000107.4A Pending DE102023000107A1 (en) 2023-01-16 2023-01-16 Method for calculating the efficiency of an internal combustion engine, in particular a motor vehicle

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102023000107A1 (en)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015207252A1 (en) 2015-04-21 2016-10-27 Avl List Gmbh Method and device for model-based optimization of a technical device

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015207252A1 (en) 2015-04-21 2016-10-27 Avl List Gmbh Method and device for model-based optimization of a technical device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69915093T2 (en) Internal combustion engine
DE2245732C2 (en) Piston internal combustion engine with exhaust gas turbocharging
DE19936884C1 (en) Method for setting a supercharged internal combustion engine with exhaust gas recirculation
DE102013001112B4 (en) Control device of a diesel engine with turbocharger, diesel engine, method for controlling a diesel engine and computer program product
DE10122293A1 (en) Method for regulating a boost pressure limitation of a turbocharger in an internal combustion engine as a function of the density of the ambient air
DE102019209028A1 (en) Control device for internal combustion engines
DE2544471B2 (en) Internal combustion engine that forms a working space with two or more exhaust gas turbochargers connected in series
EP2978958B1 (en) METHOD AND DEVICE FOR OPERATING A GAS ENGINE
DE102007030233A1 (en) Charged-air mass flow calculating method for intake pipe of e.g. diesel engine, involves detecting speed of turbine using speed sensor, and calculating effective charge-air mass flow in intake pipe using speed and compression ratio
DE112021004484T5 (en) RELOADING MANAGEMENT FOR CYLINDER RELEASE
EP2923073A1 (en) Method for operating a spark ignition internal combustion engine with an exhaust gas turbocharger
EP0959234B1 (en) Method of supercharging an internal-combustion engine
DE102023000107A1 (en) Method for calculating the efficiency of an internal combustion engine, in particular a motor vehicle
WO2015117742A1 (en) Method for operating an internal combustion engine and corresponding internal combustion engine
DE102018112292A1 (en) Internal combustion engine with exhaust gas recirculation via exhaust gas compressor and pressure accumulator
WO2012072333A1 (en) Boost pressure-led automatic control method for an internal combustion engine.
DE10162970B4 (en) Method and device for determining the exhaust gas recirculation mass flow of an internal combustion engine
EP1588041B1 (en) Method for monitoring an internal combustion engine
EP3803086B1 (en) Method for operating an internal combustion engine, and corresponding internal combustion engine
DE102004026213B4 (en) Method and device for determining losses of an internal combustion engine
DE102015213639B3 (en) Method for operating an internal combustion engine, control device for an internal combustion engine, and internal combustion engine
DE102006055562B4 (en) Method and device for estimating the soot emissions of an internal combustion engine
AT518400B1 (en) INTERNAL COMBUSTION ENGINE WITH SEVERAL CYLINDERS
DE102019102749A1 (en) Method for operating an externally ignited internal combustion engine and internal combustion engine
AT406180B (en) METHOD FOR CONTROLLING A DIESEL ENGINE WITH EXHAUST GAS RECIRCULATION

Legal Events

Date Code Title Description
R230 Request for early publication