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DE102008057500B4 - Method for operating an internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine (1) mit mindestens einem Zylinder, wobei eine Bestimmung der Temperatur der Gasfüllung (T_Frischgas+Restgas) in dem Zylinder erfolgt, wobei die Temperatur der Gasfüllung (T_Frischgas+Restgas) um einen Temperaturanteil (T_Verlust) korrigiert wird, der durch die Hubbewegung des Kolbens in dem Zylinder bedingt ist, wobei der Temperaturanteil (T_Verlust) die thermodynamischen Verluste beschreibt, die durch die Hubbewegung des Kolbens in dem Zylinder bedingt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die thermodynamischen Verluste, die durch die Hubbewegung des Kolbens bedingt sind, in Abhängigkeit des Saugrohrdruckes (P_Ansaugleitung) der Verbrennungskraftmaschine (1) beschrieben werden.Method for operating an internal combustion engine (1) with at least one cylinder, wherein a determination of the temperature of the gas filling (T_Frischgas + residual gas) is carried out in the cylinder, wherein the temperature of the gas filling (T_Frischgas + residual gas) is corrected by a temperature component (T_Verlust), the is caused by the stroke movement of the piston in the cylinder, wherein the temperature component (T_Verlust) describes the thermodynamic losses, which are due to the lifting movement of the piston in the cylinder, characterized in that the thermodynamic losses, which are caused by the stroke movement of the piston , in dependence of the intake manifold pressure (P_Ansaugleitung) of the internal combustion engine (1) are described.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruches 1.The present invention relates to a method for operating an internal combustion engine having the features of claim 1.

Aus der DE 197 40 917 A1 ist es vorbekannt, zur Bestimmung der Temperatur einer Gasfüllung in dem Zylinder einer Verbrennungskraftmaschine zunächst die Temperatur des Frischgases, den Partialdruck des Frischgases als Anteil des Frischgases an der Gasfüllung, die Temperatur des Restgases sowie den Partialdruck des Restgases als Anteil an Restgas an der Gasfüllung zu ermitteln. Im weiteren Verlauf erfolgt dann eine Bestimmung der Temperatur der Gasfüllung aus der Temperatur des Restgases, dem Partialdruck des Restgases, der Temperatur des Frischgases und dem Partialdruck des Frischgases. Ferner ist es aus diesem Stand der Technik vorbekannt, zur Erhöhung der Genauigkeit der Bestimmung der Temperatur der Gasfüllung die Temperaturabhängigkeit der Wärmekapazität des Frischgases und des Abgases zu berücksichtigen.From the DE 197 40 917 A1 it is already known to determine the temperature of a gas filling in the cylinder of an internal combustion engine, first the temperature of the fresh gas, the partial pressure of the fresh gas as a proportion of the fresh gas to the gas filling, the temperature of the residual gas and the partial pressure of the residual gas as a proportion of residual gas to the gas filling determine. In the further course then takes place a determination of the temperature of the gas filling from the temperature of the residual gas, the partial pressure of the residual gas, the temperature of the fresh gas and the partial pressure of the fresh gas. Furthermore, it is previously known from this prior art to take into account the temperature dependence of the heat capacity of the fresh gas and the exhaust gas to increase the accuracy of the determination of the temperature of the gas filling.

Aus der DE 10 2006 033 484 A1 ist weiterhin eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine beschrieben, bei dem, ausgehend von Eingangsgrößen, eine den Verbrennungsablauf charakterisierende Brennraumgröße ermittelt wird. Dies erfolgt unter Verwendung eines Polytropenexponenten. Die Brennraumgröße wird mittels einer Exponentialfunktion ermittelt.From the DE 10 2006 033 484 A1 Furthermore, an apparatus and a method for controlling an internal combustion engine is described, in which, starting from input variables, a combustion chamber characterizing the combustion process is determined. This is done using a polytropic exponent. The combustion chamber size is determined by means of an exponential function.

Aus der US 2007 / 0 044781 A1 ist darüber hinaus ein Gasgemischzustandsgrößen-Schätzverfahren für eine Brennkraftmaschine bekannt, welches das Schätzen einer Zustandsgröße eines Gasgemisches umfasst, das aus Kraftstoff, der in einen Zylinder der Maschine eingespritzt wird, und einem Teil eines Zylinderinnengases besteht, das innerhalb des Zylinders vorhanden ist, wobei die Zustandsgröße des Gasgemisches auf der Grundlage einer Zustandsgröße des eingespritzten Kraftstoffs, einer Zustandsgröße des Teils des Zylinderinnengases und von Wärme, welche von einem restlichen Teil des Zylinderinnengases aus auf das Gasgemisch übertragen wird, geschätzt wird, wobei der restliche Teil um das Gasgemisch herum vorhanden ist, ohne sich mit dem eingespritzten Kraftstoff zu vermischen.From US 2007/0 044781 A1, there is also known a gas mixture state quantity estimation method for an internal combustion engine, which comprises estimating a state quantity of a gas mixture consisting of fuel injected into a cylinder of the engine and a part of a cylinder inner gas is within the cylinder, wherein the state quantity of the gas mixture is estimated on the basis of a state quantity of the injected fuel, a state quantity of the portion of the cylinder inner gas and heat, which is transferred from a remaining portion of the cylinder inner gas to the gas mixture, wherein the remaining Part around the gas mixture is present without mixing with the injected fuel.

Aus der EP 1 544 443 A1 ist außerdem ein Steuerverfahren für eine Brennkraftmaschine Stand der Technik, bei dem ein finaler Kraftstoffeinspritzzeitpunkt und eine Öffnung eines EGR-Steuerventils in solch einer Weise geregelt wird, dass eine tatsächliche NOx-Menge mit einer Ziel-NOx-Menge übereinstimmt, wobei die tatsächliche NOx-Menge auf der Basis einer Verbrennungstemperatur in einem Zylinder geschätzt wird und die Ziel-NOx-Menge auf der Basis einer Kraftstoffeinspritzmenge und einer Maschinendrehzahl geschätzt wird.From the EP 1 544 443 A1 is also a control method for an internal combustion engine of the prior art, wherein a final fuel injection timing and an opening of an EGR control valve is controlled in such a manner that an actual amount of NOx coincides with a target amount of NOx, and the actual NOx Amount is estimated based on a combustion temperature in a cylinder and the target amount of NOx is estimated based on a fuel injection amount and an engine speed.

Aufgabetask

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Genauigkeit der Bestimmung der Temperatur einer Gasfüllung in dem Zylinder einer Verbrennungskraftmaschine weiter zu erhöhen.It is an object of the present invention to further increase the accuracy of determining the temperature of a gas filling in the cylinder of an internal combustion engine.

Lösungsolution

Diese Aufgabe wird durch die vorliegende Erfindung dadurch gelöst, dass die Temperatur der Gasfüllung im Zylinder einer Verbrennungskraftmaschine, die aus den Anteilen an Frisch- und Restgas sowie der Temperatur des Frisch- und Restgases bestimmt wird, um einen Temperaturanteil korrigiert wird, der durch die Hubbewegung des Kolbens in dem Zylinder bedingt ist. Insbesondere wird erfindungsgemäß der Temperaturanteil bei der Bestimmung der Gasfüllung im Zylinder einer Verbrennungskraftmaschine berücksichtigt, welcher thermodynamische Verluste beschreibt, die durch die Hubbewegung des Kolbens in dem Zylinder bedingt sind. Thermodynamische Verluste sind dabei insbesondere dadurch bedingt, dass bei der Hubbewegung des Kolbens eine Volumenänderung der Gasfüllung im Zylinder auftritt. Insbesondere erfolgt bei der Abwärtsbewegung des Kolbens in dem Zylinder eine Volumenvergrößerung, wobei das angesaugte Gas auf seinem Weg in den Zylinder verschiedene Drosselstellen passiert, beispielsweise das in seinem Durchflussquerschnitt variable Einlassventil, so dass der Effekt auftritt, dass schon in den Zylinder eingeströmtes Gas expandiert und somit abgekühlt wird und somit eine Beeinflussung der Temperatur der Gasfüllung im Zylinder einer Verbrennungskraftmaschine erfolgt. Beispielsweise schließt das Auslassventil und öffnet das Einlassventil im oberen Totpunkt, vor Beginn der Abwärtsbewegung des Kolbens. Zu Beginn der Abwärtsbewegung des Kolbens ist das Einlassventil noch geschlossen. Im weiteren Verlauf der Abwärtsbewegung des Kolbens vergrößert sich der Durchflussquerschnitt des Einlassventils. In einem ersten Abschnitt der Abwärtsbewegung des Kolbens ist jedoch der Durchflussquerschnitt des Einlassventils sehr klein, so dass neben dem Einströmen erster Anteile an Frischgas in den Zylinder eine Expansion des im Zylinder verbliebenen Anteils an Restgas erfolgt, wobei die Temperatur der Gasfüllung im Zylinder beeinflusst wird. In einem weiteren Abschnitt der Abwärtsbewegung des Kolbens steigt der Durchflussquerschnitt des Einlassventils weiter an, außerdem nimmt die Geschwindigkeit des Kolbens zu und erreicht ihr Maximum im Bereich des halben Hubes des Kolbens im Zylinder, wobei in Verbindung mit dem sich ändernden Durchflussquerschnitt des Einlassventils die Situation auftreten kann, dass die Volumenänderung des Zylinders schneller erfolgt, als Frischgas nachströmen kann beziehungsweise eine Drosselung des angesaugten Frischgases im Bereich des Einlassventils erfolgt und das noch im Zylinder befindliche Restgas und das schon eingeströmte Frischgas expandiert wird, wobei die Temperatur der Gasfüllung im Zylinder beeinflusst wird. In einem noch weiteren Abschnitt der Abwärtsbewegung des Kolbens nimmt der Durchflussquerschnitt des Einlassventils wieder ab und die Geschwindigkeit des Kolbens wird, bedingt durch den nahenden unteren Totpunkt, wieder geringer, wobei bedingt durch die Trägheit des infolge der Abwärtsbewegung des Kolbens beschleunigten und in den Zylinder einströmenden Frischgases weiteres Frischgas in den Zylinder gedrängt wird, wobei weiterhin eine Drosselung des angesaugten Frischgases im Bereich des Einlassventils erfolgt und das noch im Zylinder befindliche Restgas und das schon eingeströmte Frischgas expandiert wird, wobei die Temperatur der Gasfüllung im Zylinder beeinflusst wird. Da die Bestimmung der Temperatur der Gasfüllung im Zylinder insbesondere dem Zweck dient, genau bestimmen zu können, wieviel Frischgas sich in dem Zylinder befindet und wieviel Kraftstoff für eine folgende Verbrennung bereitgestellt werden muss, um ein gewünschtes Verbrennungsluftverhältnis einzustellen, ist es von Vorteil, dass erfindungsgemäß auch die vorgenannten Einflüsse berücksichtigt werden.This object is achieved by the present invention in that the temperature of the gas filling in the cylinder of an internal combustion engine, which is determined from the proportions of fresh and residual gas and the temperature of the fresh and residual gas, is corrected by a temperature component by the lifting movement of the piston in the cylinder is conditional. In particular, the temperature component in the determination of the gas filling in the cylinder of an internal combustion engine is considered according to the invention, which describes thermodynamic losses, which are caused by the stroke movement of the piston in the cylinder. Thermodynamic losses are due in particular to the fact that a volume change of the gas filling in the cylinder occurs during the stroke movement of the piston. In particular, during the downward movement of the piston in the cylinder an increase in volume takes place, wherein the sucked gas passes different throttle points on its way into the cylinder, for example, the variable in its flow area inlet valve, so that the effect occurs that already in the cylinder gas flows expanded and is thus cooled and thus takes place an influence on the temperature of the gas filling in the cylinder of an internal combustion engine. For example, the exhaust valve closes and opens the intake valve at top dead center, prior to the beginning of the downward movement of the piston. At the beginning of the downward movement of the piston, the inlet valve is still closed. In the further course of the downward movement of the piston, the flow cross-section of the intake valve increases. In a first section of the downward movement of the piston, however, the flow cross-section of the intake valve is very small, so that in addition to the flow of fresh gas into the cylinder, an expansion of the residual gas remaining in the cylinder takes place, the temperature of the gas filling in the cylinder being influenced. In a further portion of the downward movement of the piston, the flow area of the intake valve continues to increase, and the speed of the piston increases and reaches its maximum in the range of half the stroke of the piston in the cylinder, the situation occurring in conjunction with the changing flow area of the intake valve can make the volume change of the cylinder faster, can flow as fresh gas or a throttling of the fresh gas sucked in the region of the inlet valve takes place and the residual gas still present in the cylinder and the fresh gas already flowed in is expanded, wherein the temperature of the gas filling in the cylinder is influenced. In yet another portion of the downward movement of the piston, the flow area of the intake valve decreases again, and the speed of the piston decreases again due to the approaching bottom dead center, due to the inertia of the cylinder accelerating due to the downward movement of the piston and flowing into the cylinder Fresh gas further fresh gas is forced into the cylinder, wherein a further throttling of the fresh gas sucked in the region of the inlet valve and the residual gas still in the cylinder and already flowed fresh gas is expanded, wherein the temperature of the gas filling in the cylinder is influenced. Since the determination of the temperature of the gas filling in the cylinder serves in particular to be able to accurately determine how much fresh gas is in the cylinder and how much fuel must be provided for a subsequent combustion in order to set a desired combustion air ratio, it is advantageous that according to the invention also the aforementioned influences are taken into account.

In einer Ausführung der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, die thermodynamischen Verluste, die durch die Hubbewegung des Kolbens bedingt sind, in Abhängigkeit der Drehzahl der Kurbel- oder Nockenwelle der Verbrennungskraftmaschine zu beschreiben. Dabei ist es erfindungsgemäß von Vorteil, dass der mit der Drehzahl steigende Einfluss der thermodynamischen Verluste, insbesondere von Drosselverlusten auf die Temperatur der Gasfüllung im Zylinder beschrieben wird.In one embodiment of the present invention, it is provided to describe the thermodynamic losses, which are caused by the stroke movement of the piston, as a function of the rotational speed of the crankshaft or camshaft of the internal combustion engine. In this case, it is advantageous according to the invention that the influence of the thermodynamic losses, in particular throttle losses, on the temperature of the gas charge in the cylinder, which increases with the rotational speed, is described.

In einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, die thermodynamischen Verluste, die durch die Hubbewegung des Kolbens bedingt sind, in Abhängigkeit des Saugrohrdruckes zu beschreiben. Auf diese Weise wird erfindungsgemäß vorteilhaft der steigende Einfluss der Drosselverluste bei steigendem Saugrohrdruck beziehungsweise dem damit steigenden Anteil an Frischgas, welcher das Einlassventil passiert, auf die Temperatur der Gasfüllung im Zylinder beschrieben.In a further embodiment of the present invention, it is provided to describe the thermodynamic losses, which are caused by the stroke movement of the piston, as a function of the intake manifold pressure. In this way, according to the invention, the increasing influence of the throttling losses with increasing intake manifold pressure or the proportion of fresh gas which passes through it, which exceeds the intake valve, is described in terms of the temperature of the gas charge in the cylinder.

In einer bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, die Korrektur der Temperatur der Gasfüllung im Zylinder einer Verbrennungskraftmaschine um einen Temperaturanteil, der durch die Hubbewegung des Kolbens im Zylinder bedingt ist, auf einen Zeit- oder Kurbelwinkelbereich zu beziehen, der sich zwischen dem Schließen des Auslass- und des Einlassventils erstreckt. Dieser Bereich ist zur Korrektur der Temperatur der Gasfüllung im Zylinder einer Verbrennungskraftmaschine deshalb besonders bedeutend, da in diesem Bereich der beschriebene Effekt des durch den voreilenden Kolben bedingten Drosselns des in den Zylinder einströmenden Frischgases stattfindet und noch keine Verbrennung erfolgt. Insbesondere ist es vorgesehen, einen Wert für das effektive Hubvolumen beim Schließen des Auslassventils von einem Wert für das effektive Hubvolumen beim Schließen des Einlassventils abzuziehen, so dass eine Information über das Hubvolumen vorliegt, bei dem im Wesentlichen eine Beeinflussung der Temperatur der Gasfüllung durch thermodynamische Verluste erfolgt.In a preferred embodiment of the present invention, it is provided to relate the correction of the temperature of the gas filling in the cylinder of an internal combustion engine by a temperature portion, which is caused by the stroke movement of the piston in the cylinder, to a time or crank angle range, which is between closing of the exhaust and intake valves. This region is therefore particularly important for correcting the temperature of the gas filling in the cylinder of an internal combustion engine, since in this region the described effect of the throttling of the fresh gas flowing into the cylinder takes place and no combustion takes place. In particular, it is provided to deduct a value for the effective displacement when closing the exhaust valve from a value for the effective displacement when closing the intake valve, so that there is information about the displacement, in which substantially influencing the temperature of the gas filling by thermodynamic losses he follows.

In einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass die Temperatur der Gasfüllung im Zylinder einer Verbrennungskraftmaschine, die aus den Anteilen an Frisch- und Restgas sowie der Temperatur des Frisch- und Restgases bestimmt wird, weiterhin um einen Temperaturanteil korrigiert wird, der dadurch bedingt ist, dass Wärme über die brennraumangrenzenden Bauteile transportiert wird und dadurch eine Beeinflussung der Temperatur der Gasfüllung in dem Zylinder erfolgt. Insbesondere ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Berücksichtigung des Einflusses derartiger Wandwärmeübergänge auf die Temperatur der Gasfüllung in dem Zylinder in Abhängigkeit der Temperatur der brennraumangrenzenden Bauteile erfolgt. Ferner ist es erfindungsgemäß vorgesehen, zur Berücksichtigung des Einflusses derartiger Wandwärmeübergänge auf die Temperatur der Gasfüllung in dem Zylinder eine Konstante vorzusehen. Darüber hinaus ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Berücksichtigung des Einflusses derartiger Wandwärmeübergänge auf die Temperatur der Gasfüllung in dem Zylinder in Abhängigkeit der Drehzahl der Kurbel- oder Nockenwelle der Verbrennungskraftmaschine erfolgt.In a further embodiment of the present invention, it is provided that the temperature of the gas filling in the cylinder of an internal combustion engine, which is determined from the proportions of fresh and residual gas and the temperature of the fresh and residual gas, is further corrected by a temperature proportion thereby is conditioned that heat is transported through the combustion chamber adjoining components and thereby affects the temperature of the gas filling in the cylinder. In particular, it is provided according to the invention that the consideration of the influence of such wall heat transitions on the temperature of the gas filling in the cylinder takes place as a function of the temperature of the combustion chamber adjoining components. Furthermore, it is provided according to the invention to provide a constant for the consideration of the influence of such wall heat transfer to the temperature of the gas filling in the cylinder. Moreover, it is inventively provided that the consideration of the influence of such Wandwärmeübergänge on the temperature of the gas filling in the cylinder in dependence on the speed of the crankshaft or camshaft of the internal combustion engine takes place.

Figurenlistelist of figures

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind dem nachfolgenden Ausführungsbeispiel sowie den abhängigen Patentansprüchen zu entnehmen.Further advantageous embodiments of the present invention will become apparent from the following embodiment and the dependent claims.

Hierbei zeigen:

  • 1: eine schematische Darstellung einer Verbrennungskraftmaschine, welche beispielhaft als Grundlage des erfindungsgemäßen Verfahrens dient,
  • 2: Funktionsschaubild des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Hereby show:
  • 1 : a schematic representation of an internal combustion engine, which serves as an example as a basis of the method according to the invention,
  • 2 : Functional diagram of the method according to the invention.

Gemäß 1 liegt dem erfindungsgemäßen Verfahren bevorzugt eine Verbrennungskraftmaschine 1 zu Grunde, die eine Ansaugleitung 2 und eine Abgasleitung 3 umfasst, wobei in der Ansaugleitung 2 der Verdichter 4 und in der Abgasleitung 3 die Turbine 5 eines Abgasturboladers 6 angeordnet ist. Weiterhin ist in der Ansaugleitung 2 stromabwärts des Verdichters 4 ein Kühler 7 angeordnet. Stromabwärts des Kühlers 7 ist weiterhin eine Drosselklappe 8 in der Ansaugleitung 2 angeordnet. Darüber hinaus ist zur Steuerung und Regelung der Verbrennungskraftmaschine 1 und insbesondere der Beeinflussung des Abgasturboladers 6 und der Drosselklappe 8 ein Steuergerät 9 vorgesehen, welches mindestens einen Prozessor und Speicherelemente umfasst. Das Steuergerät 9 ist zu diesem Zweck mit den betreffenden Aktuatoren verbunden, was in 1 nicht dargestellt ist. Außerdem sind Mittel zur Bestimmung der Zustandsgrößen der Umgebung 10, 11 der Verbrennungskraftmaschine 1 vorgesehen, insbesondere ein Drucksensor 10 und ein Temperatursensor 11, die ebenfalls mit dem Steuergerät 9 verbunden sind. Ferner ist stromaufwärts des Verdichters 4 ein Filterelement 12 in der Ansaugleitung 2 angeordnet.According to 1 the inventive method is preferably an internal combustion engine 1 at the bottom, which is a suction pipe 2 and an exhaust pipe 3 includes, wherein in the suction 2 the compressor 4 and in the exhaust pipe 3 the turbine 5 an exhaust gas turbocharger 6 is arranged. Furthermore, in the intake pipe 2 downstream of the compressor 4 a cooler 7 arranged. Downstream of the radiator 7 is still a throttle 8th in the intake pipe 2 arranged. In addition, to control and regulate the internal combustion engine 1 and in particular the influence of the exhaust gas turbocharger 6 and the throttle 8th a control unit 9 provided, which comprises at least one processor and memory elements. The control unit 9 is connected for this purpose with the respective actuators, which is in 1 not shown. In addition, means for determining the state variables of the environment 10 . 11 the internal combustion engine 1 provided, in particular a pressure sensor 10 and a temperature sensor 11 that also with the control unit 9 are connected. Further, upstream of the compressor 4 a filter element 12 in the intake pipe 2 arranged.

In 2 ist weiterhin ein Funktionsschaubild dargestellt, anhand dessen das erfindungsgemäße Verfahren beschrieben wird. Demgemäß wird der Funktion eine Information über die Temperatur T Ansaugleitung des Gases in der Ansaugleitung 2 zugeführt. Bevorzugt wird die Temperatur T_Ansaugleitung mittels eines Modells der Ansaugleitung 2 beziehungsweise des Saugrohres der Verbrennungskraftmaschine 1 gebildet, wobei insbesondere eine Bilanz der dem Saugrohr zu- und abfließenden Massen an Frisch- und Restgas, dem Saugrohr zu- und abfließenden Enthalpieströme sowie Wärmeeinträge aus der Umgebung berücksichtigt werden. Das Gas in der Ansaugleitung 2 kann folglich ausschließlich Frischgas oder auch ein Gemisch aus Frisch- und Restgas sein. Außerdem wird der Funktion eine Information über die Temperatur T_Abgasleitung des Gases in der Abgasleitung 3 zugeführt. Bevorzugt wird die Temperatur T_Abgasleitung mittels eines Modells der Abgasleitung 3, insbesondere in Abhängigkeit der Drehzahl und Last der Verbrennungskraftmaschine 1 gebildet. Ferner wird der Funktion eine Information über den Partialdruck des Frischgases P_Frischgas sowie eine Information über die Wärmekapazität des Frischgases cv_Frischgas zugeführt. Darüber hinaus wird der Funktion eine Information über den Partialdruck des Restgases P_Restgas sowie eine Information über die Wärmekapazität des Restgases cv_Restgas zugeführt. Die vorgenannten Informationen T Ansaugleitung, T Abgasleitung, P_Frischgas, cv_Frischgas, P_Restgas sowie cv_Restgas werden entsprechend den in 2 gezeigten mathematischen Operationen derart miteinander verknüpft, dass gemäß dem Stand der Technik die Temperatur der Gasfüllung T_Frischgas+Restgas in dem Zylinder der Verbrennungskraftmaschine 1 bereitsteht. Erfindungsgemäß wird die Temperatur der Gasfüllung T_Frischgas+Restgas um einen Temperaturanteil T Verlust korrigiert, der wie folgt gebildet wird. Einem Kennfeld KF wird eine Information über den aktuellen Druck des Gases in der Ansaugleitung 2 P_Ansaugleitung zugeführt, die beispielsweise mittels eines Modells bestimmt wird, das insbesondere eine Bilanz der dem Saugrohr zu- und abfließenden Massen an Frisch- und Restgas, dem Saugrohr zu- und abfließenden Enthalpieströme sowie Wärmeeinträge aus der Umgebung berücksichtigt. Außerdem wird dem Kennfeld KF eine Information über die aktuelle Drehzahl der Kurbelwelle N_Kurbelwelle zugeführt. Das Kennfeld KF beschreibt folglich die thermodynamischen Verluste, die durch die Hubbewegung des Kolbens bedingt sind, in Abhängigkeit der Drehzahl der Kurbelwelle N_Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine 1 beziehungsweise den Einfluss der thermodynamischen Verluste auf die Temperatur der Gasfüllung T_Frischgas+Restgas. Der in Abhängigkeit des aktuellen Druckes des Gases in der Ansaugleitung 2 P_Ansaugleitung und der aktuellen Drehzahl der Kurbelwelle N_Kurbelwelle dem Kennfeld KF entnommene Wert wird im weiteren Verlauf mit einem Differenzwert multipliziert, welcher auf Grundlage des effektiven Hubvolumens zum Zeitpunkt des Schließens des Einlassventils V_Zylinder_ES und des Auslassventils V_Zylinder_AS gebildet wird. Mit anderen Worten wird durch diese Multiplikation ein Temperaturwert T_Verlust gebildet, welcher die Verknüpfung eines dem Druck des Gases in der Ansaugleitung 2 P_Ansaugleitung proportionalen Wertes mit einer Volumeninformation V_Zylinder_ES, V_Zylinder_AS gemäß dem Zusammenhang p*V=T entspricht. Der Temperaturwert T_Verlust wird im weiteren Verlauf mit dem Wert der Temperatur der Gasfüllung T_Frischgas+Restgas verknüpft, so dass ein Wert der Temperatur der Gasfüllung T_Frischgas+Restgas_korrigiert einer weiteren Verarbeitung bereitsteht. Ferner ist es erfindungsgemäß vorgesehen, den Einfluss von Wandwärmeübergängen auf die Temperatur der Gasfüllung zu berücksichtigen. Hierzu wird gemäß 2 der Wert der Temperatur der Gasfüllung T_Frischgas+Restgas_korrigiert mit einem weiteren Korrekturterm beaufschlagt. Insbesondere wird der Funktion eine Konstante C_Wandwärmeverluste zugeführt, welche den Einfluss des Wärmeüberganges auf die Temperatur der Gasfüllung T_Frischgas+Restgas beschreibt. Die Konstante C_Wandwärmeverluste wird wiederum mit der Drehzahl der Kurbelwelle N_Kurbelwelle verknüpft beziehungsweise durch die Drehzahl N_Kurbelwelle geteilt, um das zeitliche Einwirken von Wärmeübergängen auf die Temperatur der Gasfüllung zu berücksichtigen. Ferner wird ein Differenzwert zwischen der Temperatur der Gasfüllung T_Frischgas+Restgas_korrigiert und einem Festwert für die Temperatur der brennraumangrenzenden Bauteile T_Zylinderwand gebildet. Dieser Differenzwert wird mit dem Quotienten aus der Konstante C_Wandwärmeverluste und der Drehzahl der Kurbelwelle N_Kurbelwelle multipliziert, so dass der weitere Korrekturterm T_Wandwärme zur Verfügung steht. Der Korrekturterm wird im weiteren Verlauf mit dem Wert T_Frischgas+Restgas_korrigiert verknüpft, so dass anschließend eine korrigierte Temperatur der Gasfüllung im Zylinder T_Zylinder einer weiteren Verarbeitung zur Verfügung steht, insbesondere der Bestimmung der in den Zylinder einzubringenden Menge an Kraftstoff.In 2 Furthermore, a functional diagram is shown, based on which the inventive method will be described. Accordingly, the function becomes information about the temperature T Suction line of the gas in the suction line 2 fed. Preferably, the temperature T_Ansaugleitung by means of a model of the suction line 2 or the intake manifold of the internal combustion engine 1 formed, in particular, a balance of the intake manifold and the outflowing masses of fresh and residual gas, the intake manifold and effluent enthalpy and heat from the environment are taken into account. The gas in the intake pipe 2 can therefore be exclusively fresh gas or a mixture of fresh and residual gas. In addition, the function is an information about the temperature T_Abgasleitung of the gas in the exhaust pipe 3 fed. Preferably, the temperature T_Abgasleitung by means of a model of the exhaust pipe 3 , in particular depending on the speed and load of the internal combustion engine 1 educated. Furthermore, the function is supplied with information about the partial pressure of the fresh gas P_Frischgas and information about the heat capacity of the fresh gas cv_Frischgas. In addition, the function information about the partial pressure of the residual gas P_Restgas and information about the heat capacity of the residual gas cv_Restgas is supplied. The aforementioned information T intake line, T exhaust line, P_Frischgas, cv_Frischgas, P_Restgas and cv_Restgas be according to the in 2 shown mathematical operations linked together such that according to the prior art, the temperature of the gas filling T_Frischgas + residual gas in the cylinder of the internal combustion engine 1 ready. According to the invention, the temperature of the gas filling T_Frischgas + residual gas by a temperature component T Loss corrected, which is formed as follows. A map KF is an information about the current pressure of the gas in the intake pipe 2 P_Ansaugleitung supplied, which is determined for example by means of a model that takes into account in particular a balance of the intake manifold and the outflowing masses of fresh and residual gas, the intake manifold and outgoing enthalpy and heat from the environment. In addition, the map is KF fed information about the current speed of the crankshaft N_Kurbelwelle. The map KF consequently describes the thermodynamic losses, which are caused by the stroke movement of the piston, as a function of the rotational speed of the crankshaft N_ crankshaft of the internal combustion engine 1 or the influence of the thermodynamic losses on the temperature of the gas filling T_Frischgas + residual gas. The function of the actual pressure of the gas in the suction line 2 P_Ansaugleitung and the current speed of the crankshaft N_ crankshaft the map KF taken value is multiplied in the further course with a difference value, which is formed on the basis of the effective stroke volume at the time of closing the intake valve V_Zylinder_ES and the exhaust valve V_Zylinder_AS. In other words, this multiplication forms a temperature value T_loss, which is the linkage of the pressure of the gas in the intake line 2 P_Innsaugleitung proportional value with a volume information V_Zylinder_ES, V_Zylinder_AS according to the relationship p * V = T corresponds. The temperature value T_Verlust is linked in the further course with the value of the temperature of the gas filling T_Frischgas + residual gas, so that a value of the temperature of the gas filling T_Frischgas + Restgas_korrigiert ready for further processing. Furthermore, it is provided according to the invention to take into account the influence of wall heat transitions on the temperature of the gas filling. This is done according to 2 the value of the temperature of the gas filling T_Frischgas + Restgas_korrigiert supplied with a further correction term. In particular, the function is supplied with a constant C_wall heat losses, which describes the influence of the heat transfer on the temperature of the gas filling T_Frischgas + residual gas. The constant C_Wandwärmeverluste is in turn linked to the speed of the crankshaft N_Kurbelwelle or divided by the speed N_Kurbelwelle to account for the temporal influence of heat transfer to the temperature of the gas filling. Furthermore, a difference value between the temperature of the gas filling T_Frischgas + residual gas_korrigiert and a fixed value for the temperature of the combustion chamber adjoining components T_Zylinderwand formed. This difference value is multiplied by the quotient of the constant C_Wandwärmeverluste and the speed of the crankshaft N_Krankelwelle, so that the further correction term T_Wandwärme is available. The correction term is subsequently linked to the value T_Frischgas + Restgas_korrigiert, so that subsequently a corrected temperature of the gas filling in the cylinder T_Zylinder is available for further processing, in particular the determination of the amount of fuel to be introduced into the cylinder.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
VerbrennungskraftmaschineInternal combustion engine
22
Ansaugleitungsuction
33
Abgasleitungexhaust pipe
44
Verdichtercompressor
55
Turbineturbine
66
Abgasturboladerturbocharger
77
Kühlercooler
88th
Drosselklappethrottle
99
Steuergerätcontrol unit
1010
Drucksensorpressure sensor
1111
Temperatursensortemperature sensor
1212
Filterelementfilter element

Claims (9)

Verfahren zum Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine (1) mit mindestens einem Zylinder, wobei eine Bestimmung der Temperatur der Gasfüllung (T_Frischgas+Restgas) in dem Zylinder erfolgt, wobei die Temperatur der Gasfüllung (T_Frischgas+Restgas) um einen Temperaturanteil (T_Verlust) korrigiert wird, der durch die Hubbewegung des Kolbens in dem Zylinder bedingt ist, wobei der Temperaturanteil (T_Verlust) die thermodynamischen Verluste beschreibt, die durch die Hubbewegung des Kolbens in dem Zylinder bedingt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die thermodynamischen Verluste, die durch die Hubbewegung des Kolbens bedingt sind, in Abhängigkeit des Saugrohrdruckes (P_Ansaugleitung) der Verbrennungskraftmaschine (1) beschrieben werden.Method for operating an internal combustion engine (1) with at least one cylinder, wherein a determination of the temperature of the gas filling (T_Frischgas + residual gas) is carried out in the cylinder, wherein the temperature of the gas filling (T_Frischgas + residual gas) is corrected by a temperature component (T_Verlust), the is caused by the stroke movement of the piston in the cylinder, wherein the temperature component (T_Verlust) describes the thermodynamic losses, which are due to the lifting movement of the piston in the cylinder, characterized in that the thermodynamic losses, which are caused by the stroke movement of the piston , in dependence of the intake manifold pressure (P_Ansaugleitung) of the internal combustion engine (1) are described. Verfahren nach Patentanspruch 1, wobei die thermodynamischen Verluste, die durch die Hubbewegung des Kolbens bedingt sind, in Abhängigkeit der Drehzahl der Kurbel (N_Kurbelwelle) der Verbrennungskraftmaschine (1) beschrieben werden.Method according to Claim 1 , wherein the thermodynamic losses, which are caused by the stroke movement of the piston, depending on the rotational speed of the crank (N_Kurbelwelle) of the internal combustion engine (1) are described. Verfahren nach Patentanspruch 1 bis 2, wobei die Korrektur der Temperatur der Gasfüllung (T_Frischgas+Restgas) um einen Temperaturanteil (T_Verlust) auf einen Zeit- oder Kurbelwinkelbereich bezogen ist, der sich zwischen dem Schließen des Auslass- und des Einlassventils erstreckt.Method according to Claim 1 to 2 wherein the correction of the temperature of the gas filling (T_Frischgas + residual gas) by a temperature proportion (T_Verlust) related to a time or crank angle range, which extends between the closing of the exhaust and the inlet valve. Verfahren nach Patentanspruch 3, wobei ein Wert für das effektive Hubvolumen beim Schließen des Auslassventils (V_Zylinder_AS) von einem Wert für das effektive Hubvolumen beim Schließen des Einlassventils (V_Zylinder_ES) abgezogen wird, so dass eine Information über das Hubvolumen vorliegt, bei dem im Wesentlichen eine Beeinflussung der Temperatur der Gasfüllung (T_Frischgas+Restgas) durch thermodynamische Verluste erfolgt.Method according to Claim 3 in which an effective lift volume value at closing of the exhaust valve (V_Cylinder_AS) is subtracted from an effective lift volume value at closing of the intake valve (V_Cylinder_ES), so that information about the displacement volume is present, in which substantially influencing the temperature of the Gas filling (T_Frischgas + residual gas) takes place by thermodynamic losses. Verfahren nach Patentanspruch 1 bis 4, wobei die Temperatur der Gasfüllung (T_Frischgas+Restgas) weiterhin um einen Temperaturanteil (T_Wandwärme) korrigiert wird, der dadurch bedingt ist, dass Wärme über die brennraumangrenzenden Bauteile transportiert wird und dadurch eine Beeinflussung der Temperatur der Gasfüllung (T_Frischgas+Restgas) in dem Zylinder erfolgt.Method according to Claim 1 to 4 , wherein the temperature of the gas filling (T_Frischgas + residual gas) is further corrected by a temperature component (T_Wandwärme), which is due to the fact that heat is transported through the combustion chamber adjoining components and thereby influencing the temperature of the gas filling (T_Frischgas + residual gas) in the cylinder he follows. Verfahren nach Patentanspruch 5, wobei die Berücksichtigung des Einflusses von Wandwärmeübergängen auf die Temperatur der Gasfüllung in dem Zylinder (T_Frischgas+Restgas) in Abhängigkeit der Temperatur (T_Zylinderwand) der brennraumangrenzenden Bauteile erfolgt.Method according to Claim 5 wherein the consideration of the influence of wall heat transitions on the temperature of the gas filling in the cylinder (T_Frischgas + residual gas) in dependence of the temperature (T_Zylinderwand) of the combustion chamber adjoining components takes place. Verfahren nach Patentanspruch 5 oder 6, wobei die Berücksichtigung des Einflusses von Wandwärmeübergängen auf die Temperatur der Gasfüllung in dem Zylinder (T_Frischgas+Restgas) in Abhängigkeit der Drehzahl der Kurbelwelle (N_Kurbelwelle) der Verbrennungskraftmaschine (1) erfolgt.Method according to Claim 5 or 6 , wherein the consideration of the influence of Wandwärmeübergängen on the temperature of the gas filling in the cylinder (T_Frischgas + residual gas) as a function of the rotational speed of the crankshaft (N_Kurbelwelle) of the internal combustion engine (1). Verfahren nach Patentanspruch 1 bis 7, wobei einer funktionalen Verknüpfung eine Information über die Temperatur (T_Ansaugleitung) des Gases in der Ansaugleitung (2) zugeführt wird, wobei der funktionalen Verknüpfung eine Information über die Temperatur (T_Abgasleitung) des Gases in der Abgasleitung (3) zugeführt wird, wobei der funktionalen Verknüpfung eine Information über den Partialdruck des Frischgases (P_Frischgas) sowie eine Information über die Wärmekapazität des Frischgases (cv_Frischgas) zugeführt wird, wobei der funktionalen Verknüpfung eine Information über den Partialdruck des Restgases (P_Restgas) sowie eine Information über die Wärmekapazität des Restgases (cv_Restgas) zugeführt wird, wobei die Informationen (T Ansaugleitung, T_Abgasleitung, P_Frischgas, cv_Frischgas, P_Restgas, cv_Restgas) mit mathematischen Operationen derart miteinander verknüpft werden, dass die Temperatur der Gasfüllung (T_Frischgas+Restgas) in dem Zylinder der Verbrennungskraftmaschine (1) bereitsteht, wobei die Temperatur der Gasfüllung (T_Frischgas+Restgas) um einen Temperaturanteil (T_Verlust) korrigiert wird, der dadurch gebildet wird, dass einem Kennfeld (KF) eine Information über den aktuellen Druck des Gases in der Ansaugleitung (2) (P_Ansaugleitung) zugeführt wird, wobei dem Kennfeld (KF) weiterhin eine Information über die aktuelle Drehzahl der Kurbelwelle (N_Kurbelwelle) zugeführt wird, wobei der in Abhängigkeit des aktuellen Druckes des Gases in der Ansaugleitung (2) (P_Ansaugleitung) und der aktuellen Drehzahl der Kurbelwelle (N_Kurbelwelle) dem Kennfeld (KF) entnommene Wert im weiteren Verlauf mit einem Differenzwert multipliziert wird, welcher auf Grundlage des effektiven Hubvolumens zum Zeitpunkt des Schließens des Einlassventils (V_Zylinder_ES) und des Auslassventils (V_Zylinder_AS) gebildet wird, wobei der Temperaturwert (T_Verlust) im weiteren Verlauf mit dem Wert der Temperatur der Gasfüllung (T_Frischgas+Restgas) verknüpft wird, so dass ein Wert der Temperatur der Gasfüllung (T_Frischgas+Restgas_korrigiert) einer weiteren Verarbeitung bereitsteht.Method according to Claim 1 to 7 , wherein a functional linkage information about the temperature (T_Ansaugleitung) of the gas in the intake passage (2) is supplied, wherein the functional linkage information about the temperature (T_Abgasleitung) of the gas in the exhaust pipe (3) is supplied, wherein the functional Linkage information about the partial pressure of the fresh gas (P_Frischgas) and information about the heat capacity of the fresh gas (cv_Frischgas) is supplied, the functional link information about the partial pressure of the residual gas (P_Restgas) and information about the heat capacity of the residual gas (cv_Restgas) is supplied, wherein the information (T intake line, T_Abgasleitung, P_Frischgas, cv_Frischgas, P_Restgas, cv_Restgas) are linked together with mathematical operations such that the temperature of the gas filling (T_Frischgas + residual gas) in the cylinder of the internal combustion engine (1) is ready, the Te temperature of the gas filling (T_Frischgas + residual gas) is corrected by a temperature share (T_Verlust), which is formed by that a map (KF) information about the current pressure of the gas in the intake line (2) (P_Ansaugleitung) is supplied to the Kennfeld (KF) continues a Information about the current speed of the crankshaft (N_Kurbelwelle) is supplied, wherein the function of the current pressure of the gas in the intake line (2) (P_Ansaugleitung) and the current speed of the crankshaft (N_Kurbelwelle) the map (KF) taken value in the further course is multiplied by a difference value which is formed based on the effective stroke volume at the time of closing the intake valve (V_Zylinder_ES) and the exhaust valve (V_Zylinder_AS), the temperature value (T_Verlust) in the further course with the value of the temperature of the gas filling (T_Frischgas + residual gas ), so that a value of the temperature of the gas filling (T_Frischgas + Restgas_korrigiert) is ready for further processing. Verfahren nach Patentanspruch 8, wobei der funktionalen Verknüpfung weiterhin eine Konstante (C_Wandwärmeverluste) zugeführt wird, welche den Einfluss des Wärmeüberganges auf die Temperatur der Gasfüllung (T_Frischgas+Restgas) beschreibt, wobei die Konstante (C_Wandwärmeverluste) mit der Drehzahl der Kurbelwelle (N_Kurbelwelle) verknüpft wird, wobei ein Differenzwert zwischen der Temperatur der Gasfüllung (T_Frischgas+Restgas_korrigiert) und einem Festwert für die Temperatur der brennraumangrenzenden Bauteile (T_Zylinderwand) gebildet wird, wobei dieser Differenzwert mit dem Quotienten aus der Konstante (C_Wandwärmeverluste) und der Drehzahl der Kurbelwelle (N_Kurbelwelle) multipliziert wird, so dass der weitere Korrekturterm (T_Wandwärme) zur Verfügung steht, wobei der Korrekturterm (T_Wandwärme) im weiteren Verlauf mit dem Wert (T_Frischgas+Restgas_korrigiert) verknüpft wird, so dass anschließend eine korrigierte Temperatur der Gasfüllung im Zylinder (T_Zylinder) einer weiteren Verarbeitung zur Verfügung steht, insbesondere der Bestimmung der in den Zylinder einzubringenden Menge an Kraftstoff.Method according to Claim 8 , wherein the functional link further a constant (C_Wandwärmeverluste) is supplied, which describes the influence of heat transfer to the temperature of the gas filling (T_Frischgas + residual gas), wherein the constant (C_Wandwärmeverluste) with the rotational speed of the crankshaft (N_Kurbelwelle) is linked, wherein Differential value between the temperature of the gas filling (T_Frischgas + Restgas_korrigiert) and a fixed value for the temperature of the Brennraumangrenzenden components (T_Zylinderwand) is formed, this difference value with the quotient of the constant (C_Wandwärmeverluste) and the speed of the crankshaft (N_Kurbelwelle) is multiplied, so that the further correction term (T_Wandwärme) is available, the correction term (T_Wandwärme) in the course of the value (T_Frischgas + Restgas_korrigiert) is linked, so that subsequently a corrected temperature of the gas filling in the cylinder (T_Zylinder) further processing for Ve in particular, the determination of the amount of fuel to be introduced into the cylinder.
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