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Verfahren zur Bestimmung von neuen ECU-Systemgroessen eines modellbasierten Turboladermodells fuer Ottomotoren mit variabler Ventilsteuerung

IP.com Disclosure Number: IPCOM000011464D
Published in the IP.com Journal: Volume 3 Issue 3 (2003-03-25)
Included in the Prior Art Database: 2003-Mar-25
Document File: 1 page(s) / 56K

Publishing Venue

Siemens

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Abstract

Durch ein neues Verfahren kann die interne Abgasrueckfuehrrate eines Ottomotors direkt ermittelt werden. Bislang wird die interne Abgasrueckfuehrrate lediglich indirekt in der „Volumetric Efficiency“ abgelegt. In Abhaengigkeit des Saugrohrdrucks (MAP), der einstroemenden, moeglicherweise gemessenen Luftmasse (MAF), der Ventilstellung der Einlassnockenwelle (CAM_IN) und / oder Auslassnockenwelle (CAM_EX) und der sich daraus ergebenden Ventilueberschneidung (VO) ergibt sich bei einer Motordrehzahl (N_32) und einer aktuellen Abgaszusammensetzung (Lambda) bei einem Turboladerarbeitspunkt (Position Wastegate definiert) ein definierter Abgasgegendruck (PRS_EX). Durch die Kolbenbewegung und den aktuellen Nockenwellenpositionen ergeben sich unterschiedliche Druckpotentiale (Saugrohrdruck, Zylinderzahl, Abgasgegendruck). Die jeweiligen Druckpotentiale im direkten Zusammenspiel mit den Nockenwellenpositionen bestimmen den Luftmassen- / Abgasmassenstrom IN / AUS den Zylindern.  Betriebszustand 1 (Normalzustand): Das aktuell im Zylinder einfliessende Benzin-Luft-Gemisch (Einlassseite) vermengt sich mit dem zurueckfliessenden Abgasmassenstrom (Auslassseite).  Betriebszustand 2: Bei einem bestimmten Wert VO und der Bedingung MAP > PRS_EX stroemt das Benzin-Luft-Gemisch durch den Zylinder unabhaengig von dem Zylinderinnendruck. Dieser Zustand wird als Spuelen bezeichnet.  Betriebszustand 3 (modifizierter Normalzustand): Im umgekehrten Fall PRS_EX > MAP spricht man von interner Abgasrueckfuehrrate (AGR). Die Betriebszustaende stellen einen Massenstrom in den Zylindern dar, der sich nur durch ein definiertes Vorzeichen unterscheidet (festgelegt durch Betrachtungsweise). Durch die Beruecksichtigung von Saugrohrdruck MAP und PRS_EX (Abgasgegendruckmodell oder gemessener Abgasgegendruck) und dem Druckpotential an den Einlassventilen laesst sich in Abhaengigkeit der Motordrehzahl (N_32) eine Sollwertueberschneidung VO_SP angeben. Unter Einbeziehen der im System verfuegbaren Mess- und Modellgroessen kann nun durch den neu gewonnenen Systemparameter VO_SP eine Spuelrate / Spuelmenge errechnet werden. Diese errechnete interne AGR wird bei der Gemischaufbereitung beruecksichtigt. Dadurch ergibt sich die neue beeinflussbare Systemgroesse Verbrennungslambda. Daraus ergeben sich folgende Vorteile:  Optimale Kraftstoffaufbereitung (Einspritzung) durch genaue Information ueber das aktuelle Spuelgefaelle (Spueleffekt) und Zuendwinkelinformation (aus ECU - Electronic Control Unit). Daraus kann auf das aktuelle Verbrennungslambda geschlossen werden.  Verbessertes Turboladeranlaufverhalten (Minimierung des Turbolochs) durch gezielte exotherme Energieumwandlung durch Vorgabe der Spuelraten / -mengen.  Geregelte interne AGR moeglich durch WG (Wastegate) -Steuerung.  Genaue externe Sekundaerluftbeimessung durch zusaetzliche Spuelinformation.  Information ueber interne AGR kann auch fuer Motoren ohne Turbolader verwendet werden.

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S

© SIEMENS AG 2003 file: 2002J19138.doc page: 1

Verfahren zur Bestimmung von neuen ECU-Systemgroessen eines modellbasierten Turboladermodells fuer Ottomotoren mit variabler Ventilsteuerung

Idea: Dr. Hong Zhang, DE-Regensburg; Franz Kunz, DE-Regensburg

Durch ein neues Verfahren kann die interne Abgasrueckfuehrrate eines Ottomotors direkt ermittelt werden. Bislang wird die interne Abgasrueckfuehrrate lediglich indirekt in der "Volumetric Efficiency" abgelegt.

In Abhaengigkeit des Saugrohrdrucks (MAP), der einstroemenden, moeglicherweise gemessenen Luftmasse (MAF), der Ventilstellung der Einlassnockenwelle (CAM_IN) und / oder Auslassnockenwelle (CAM_EX) und der sich daraus ergebenden Ventilueberschneidung (VO) ergibt sich bei einer Motordrehzahl (N_32) und einer aktuellen Abgaszusammensetzung (Lambda) bei einem Turboladerarbeitspunkt (Position Wastegate definiert) ein definierter Abgasgegendruck (PRS_EX). Durch die Kolbenbewegung und den aktuellen Nockenwellenpositionen ergeben sich unterschiedliche Druckpotentiale (Saugrohrdruck, Zylinderzahl, Abgasgegendruck). Die jeweiligen Druckpotentiale im direkten Zusammenspiel mit den Nockenwellenpositionen bestimmen den Luftmassen- / Abgasmassenstrom IN / AUS den Zylindern.

[g183] Betriebszustand 1 (Normalzustand): Das aktuell im Zylinder einfliessende Benzin-Luft-Gemisch

(Einlassseite) vermengt sich mit dem zurueckfliessenden Abgasmassenstrom (Auslassseite).

[g183] Betriebszustand 2: Bei einem bestimmten Wert VO und der Bedingung MAP > PRS_EX stroemt das Benzin-Luft-Gemisch durch den Zylinder unabhaengig von dem Zylinderinnendruck. Dieser Zustand wi...