DE102015200965A1 - Optimal parameterization of complex components and associated functional structures, especially internal combustion engines and hybrid drives - Google Patents

Abstract

Translated fromGerman

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur optimalen Parametrierung von komplexen Bauteilen und zugehörigen komplexen Funktionsstrukturen, insbesondere von Verbrennungsmotoren und Hybridantrieben und deren zugehörigen Funktionsstrukturen, bei dem mindestens ein Zielwert innerhalb eines Kalibrierungs- und Optimierungsprozesses schrittweise parametriert wird, indem für einen Fahrzyklus ein Messdatensatz auf einem Prüfstand erfasst wird und ein multi-dimensionales Motorsimulationsmodells auf der Basis des auf dem Prüfstand ermittelten Messdatensatzes und daraus ein Parameterdatensatz erstellt wird.
Es ist vorgesehen, dass der Messdatensatz des Fahrzyklusses mit Hilfe einer erweiterten Motorsimulationsumgebung optimiert und mindestens ein optimaler Zielwert ermittelt wird, wonach d) der optimierte Messdatensatz unter Berücksichtigung des optimalen Zielwertes automatisch in einen optimierten Motorsteuergeräte-Datensatzes für ein Motorsteuergerät (MSG) des Verbrennungsmotors und Hybridantriebs überführt wird.The invention relates to a method for the optimal parameterization of complex components and associated complex functional structures, in particular of internal combustion engines and hybrid drives and their associated functional structures, in which at least one target value is parametrized step by step within a calibration and optimization process by a measurement data set on a test bench for a drive cycle is detected and a multi-dimensional engine simulation model is created on the basis of the measured data set determined on the test bench and therefrom a parameter data set.
It is envisaged that the measured data set of the driving cycle is optimized with the aid of an extended engine simulation environment and at least one optimum target value is determined, according to which d) the optimized measured data record automatically taking into account the optimum target value in an optimized engine control unit data set for an engine control unit (MSG) of the internal combustion engine and Hybrid drive is transferred.

Description

Translated fromGerman

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur optimalen Parametrierung von komplexen Bauteilen und zugehörigen komplexen Funktionsstrukturen, insbesondere von Verbrennungsmotoren und Hybridantrieben und deren zugehörigen Funktionsstrukturen. Innerhalb des Verfahrens wird mindestens ein Zielwert innerhalb eines Kalibrierungs- und Optimierungsprozesses schrittweise parametriert, indem für einen Fahrzyklus ein Messdatensatz auf einem Prüfstand erfasst wird, und ein multi-dimensionales Motorsimulationsmodell auf der Basis des auf dem Prüfstand ermittelten Messdatensatzes erstellt. Anschließend wird aus dem Messdatensatz ein zu optimierender Parameterdatensatz erstellt. Derzeit erfolgt die Optimierung des Parameterdatensatzes bereits mit Hilfe einer Parametrierungssoftware in einer bestimmten Motorsimulationsumgebung.The invention relates to a method for the optimal parameterization of complex components and associated complex functional structures, in particular of internal combustion engines and hybrid drives and their associated functional structures. Within the method, at least one target value is parameterized step by step within a calibration and optimization process by recording a measurement data record on a test bench for a drive cycle, and creating a multi-dimensional engine simulation model on the basis of the test data record determined on the test bench. Subsequently, a parameter data record to be optimized is created from the measurement data record. Currently, the optimization of the parameter data set already takes place with the aid of a parameterization software in a specific engine simulation environment.

Die Parametrierung von komplexen Bauteil- und Funktionsstrukturen sowie Betriebsstrategien bei Verbrennungsmotoren und Hybridantrieben ist ohne Parametrierungssoftware nur mit viel Prüfstands- und Personaleinsatz möglich.The parameterization of complex component and functional structures as well as operating strategies in internal combustion engines and hybrid drives is possible without parameterization software only with a lot of test bench and personnel deployment.

Die vorhandene Parametrierungssoftware erlaubt derzeit nur eine Parametrierung von einfachen Funktionsstrukturen. Für komplexe verschachtelte Funktionsstrukturen steht derzeit keine geeignete Parametrierungssoftware zur Verfügung.The existing parameterization software currently only allows parameterization of simple function structures. For complex nested function structures there is currently no suitable parameterization software available.

Die bekannte Parametrierungssoftware ist außerdem nur für spezielle Parametrierungsumfänge geeignet, wobei die Parametrierungssoftware zudem nur für spezielle Steuergeräte einsetzbar ist.The well-known parameterization software is also only suitable for special parameterization scopes, whereby the parameterization software can only be used for special ECUs.

Ein anderer Nachteil besteht darin, dass Softwareerweiterungen zur Berücksichtigung neuer Funktionen sogenannter Funktionsstrukturen nur von dem Hersteller der Parametrierungssoftware selbst erstellt werden können.Another disadvantage is that software extensions for taking into account new functions of so-called functional structures can only be created by the manufacturer of the parameterization software itself.

Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass die Funktionsstrukturen, sobald sie erstellt worden sind, nicht mehr in die Programmierungssoftware von anderen Steuergerätelieferanten integriert werden können. Außerdem ist die vorhandene Programmierungssoftware in ebenfalls nachteiliger Weise derzeit nicht in der Lage eine gesamtheitliche – man spricht von einer globalen – Optimierung für alle Bauteil- und Funktionsstrukturen sowie Betriebsstrategien bei Verbrennungsmotoren und Hybridantrieben zu ermöglichen.Another disadvantage is that the functional structures, once created, can no longer be integrated into the programming software of other ECU suppliers. In addition, the present programming software is disadvantageously not able to provide a holistic - one speaks of a global - optimization for all component and functional structures and operating strategies in internal combustion engines and hybrid drives.

Bisher wird versucht durch technische Parametrierung am Motorprüfstand und Variation einzelner Parameter einem globalen Optimum so nah wie möglich zu kommen.Up to now, an attempt has been made to get as close to a global optimum as possible by means of technical parameterization on the engine test bench and variation of individual parameters.

Dazu sind derzeit hohe Motorprüfstands- und Fahrzeugrollenlaufzeiten nötig.This currently requires high engine test bench and vehicle roller run times.

Bisher werden auf der Basis von Messdaten auf dem Motorprüfstand Parameter beziehungsweise Parameterdatensätze festgelegt und über bestimmte Korrekturwerte manuell angepasst, um ein Optimum der Parameter beziehungsweise Parametersätze für alle Bauteil- und Funktionsstrukturen sowie Betriebsstrategien der Verbrennungsmotoren und Hybridantriebe zu gewährleisten.Up to now, parameters or parameter data sets have been determined on the basis of measurement data on the engine test bench and adapted manually via certain correction values in order to ensure optimum parameters or parameter sets for all component and functional structures and operating strategies of internal combustion engines and hybrid drives.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine verbesserte Parametrierung von komplexen Bauteil- und Funktionsstrukturen sowie Betriebsstrategien bei Verbrennungsmotoren und Hybridantrieben sicherzustellen.The object of the invention is to ensure an improved parameterization of complex component and functional structures as well as operating strategies in internal combustion engines and hybrid drives.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur optimalen Parametrierung von komplexen Bauteilen und zugehörigen komplexen Funktionsstrukturen, insbesondere von Verbrennungsmotoren und Hybridantrieben und deren zugehörigen Funktionsstrukturen gelöst.The object is achieved by a method for optimal parameterization of complex components and associated complex functional structures, in particular internal combustion engines and hybrid drives and their associated functional structures.

Es wird erfindungsgemäß mindestens ein Zielwert innerhalb eines Kalibrierungs- und Optimierungsprozesses schrittweise parametriert, indem

• a) für einen Fahrzyklus ein Messdatensatz auf einem Prüfstand erfasst wird, und
• b) ein multi-dimensionales Motorsimulationsmodell auf der Basis des auf dem Prüfstand ermittelten Messdatensatzes und daraus ein Parameterdatensatz erstellt wird.

According to the invention, at least one target value is parameterized stepwise within a calibration and optimization process by

• a) a measured data set is recorded on a test bench for a driving cycle, and
• b) a multi-dimensional engine simulation model is created on the basis of the measured data record determined on the test bench and from this a parameter data record.

Erfindungsgemäß ist weiter vorgesehen, dass

• c) der Parameterdatensatz des Fahrzyklusses mit Hilfe einer erweiterten Motorsimulationsumgebung optimiert und mindestens ein optimaler Zielwert ermittelt wird.

According to the invention, it is further provided that

• c) the parameter data set of the driving cycle is optimized with the aid of an extended engine simulation environment and at least one optimum target value is determined.

Die Optimierung des Parameterdatensatzes des Fahrzyklusses mit Hilfe der erweiterten Motorsimulationsumgebung zur Ermittlung des mindestens einen optimalen Zielwertes erfolgt in bevorzugter Ausgestaltung des Verfahrens gemäß dem Verfahrensschritt c) folgendermaßen: Bevorzugt zeichnet sich das Verfahren dadurch aus, dass in der erweiterten Motorsimulationsumgebung bei dem Ermitteln des mindestens einen optimalen Zielwertes für den im Verfahrensschritt c) optimierten Parameterdatensatz des Fahrzyklusses,

• – mindestens ein Motorparameter und/oder
• – Umgebungsparameter und und/oder
• – Betriebsstrategieparameter

In a preferred embodiment of the method according to method step c), the optimization of the parameter data set of the driving cycle with the help of the extended engine simulation environment for determining the at least one optimal target value is as follows: The method is preferably characterized in that in the extended engine simulation environment when determining the at least one optimal target value for the parameter data set of the driving cycle optimized in method step c),

• At least one engine parameter and / or
• - Environmental parameters and and / or
• - Operating strategy parameters

in mindestens einem dynamischen Model sowie anschließend in einem Emissionsmodell und/oder einem Verbrauchs-Modell berücksichtigt wird/werden und der mindestens eine optimale Zielwert mittels mindestens eines Optimierungsalgorithmus optimiert und ermittelt wird.is considered in at least one dynamic model and subsequently in an emission model and / or a consumption model and the at least one optimal target value is optimized and determined by means of at least one optimization algorithm.

Erfindungsgemäß ist die Motorsimulationsumgebung um die zuvor genannten Simulationsparameter des Parameterdatensatzes (Motorparameter, Umgebungsparameter, Betriebsstrategieparameter) gegenüber der herkömmlichen Motorsimulationsumgebung wesentlich erweitert, wodurch ein wesentlich effizienter Kalibrierungs- und Optimierungsprozess durchführbar ist.According to the invention, the engine simulation environment is substantially extended by the aforementioned simulation parameters of the parameter data set (engine parameters, environmental parameters, operating strategy parameters) compared to the conventional engine simulation environment, whereby a significantly more efficient calibration and optimization process can be carried out.

Die Vorteile sind in der nachfolgenden detaillierten Beschreibung anhand von zugehörigen Figuren näher erläutert.The advantages are explained in more detail in the following detailed description with reference to accompanying figures.

Im Detail ist bevorzugt vorgesehen, dass innerhalb der erweiterten Motorsimulationsumgebung die Motorparameter als Simulationsparameter des Parameterdatensatzes, insbesondere eines Turbolader-Aufladesystems und/oder eines Einspritzsystems und/oder einer Raildruckstrecke und/oder eines Abgasrückführsystems und/oder eines Hoch- und Niederdruck-Abgasrückführungssytems und/oder eines Klappensystems und/oder eines Hybridsystems berücksichtigt wird/werden.In detail, it is preferably provided that, within the extended engine simulation environment, the engine parameters are used as simulation parameters of the parameter data set, in particular a turbocharger charging system and / or an injection system and / or a rail pressure line and / or an exhaust gas recirculation system and / or a high and low pressure exhaust gas recirculation system and / or or a flap system and / or a hybrid system is / are considered.

Ferner ist im Detail bevorzugt vorgesehen, dass innerhalb der Motorsimulationsumgebung die Umgebungsparameter als Simulationsparameter des Parameterdatensatzes, insbesondere ein Umgebungsdruck und/oder eine Ansaugtemperatur berücksichtigt wird/werden.Furthermore, it is preferably provided in detail that within the engine simulation environment, the environmental parameters are taken into account as simulation parameters of the parameter data set, in particular an ambient pressure and / or an intake temperature.

Außerdem ist im Detail bevorzugt vorgesehen, dass innerhalb der erweiterten Motorsimulationsumgebung die Betriebsstrategieparameter als Simulationsparameter des Parameterdatensatzes, insbesondere unterschiedliche Einspritzmuster des Einspritzsystems und/oder Abgasrückführmodi des Abgasrückführsystems berücksichtigt werden.In addition, it is preferably provided in detail that within the extended engine simulation environment the operating strategy parameters are considered as simulation parameters of the parameter data set, in particular different injection patterns of the injection system and / or exhaust gas recirculation modes of the exhaust gas recirculation system.

Es wird bevorzugt derart vorgegangen, dass für die soeben genannten Simulationsparameter des Parameterdatensatzes in einem zugehörigen Motorkennfeld Steller-Sollwerte gebildet werden, die als Eingangsgrößen für das dynamische Modell dienen, wobei innerhalb des dynamischen Modells eine Regelabweichung gegenüber einem Steller-Istwert über die Zeit modelliert wird, wobei die derart modellierten Simulationsparameter wiederum als Eingangsgrößen für die Modelle zur Zielwertermittlung des optimalen Zielwertes, insbesondere für das Emissionsmodell und/oder das Verbrauchs-Modell dienen.It is preferably proceeded such that for the just mentioned simulation parameters of the parameter data set in an associated engine map setpoint values are formed, which serve as input variables for the dynamic model, within the dynamic model a control deviation over a controller actual value is modeled over time , wherein the simulation parameters thus modeled again serve as input variables for the models for target value determination of the optimal target value, in particular for the emission model and / or the consumption model.

Anschließend werden bevorzugt, die innerhalb des dynamischen Modells modellierten Simulationsparameter des Parameterdatensatzes in das Emissionsmodell und/oder das Verbrauchs-Modell als Eingangsgrößen übernommen, wonach aus den derart modellierten Simulationsparametern über den Fahrzyklus mindestens ein integrierter zeitaufgelöster kumulierter optimaler Zielwert, insbesondere ein Emissions-Zielwert und/oder ein Verbrauchs-Zielwert gebildet wird.Subsequently, it is preferred that the simulation parameters of the parameter data set modeled within the dynamic model be adopted as input variables, according to which at least one integrated time-resolved cumulated optimal target value, in particular an emission target value, and the simulation parameters based on the simulation parameters over the drive cycle / or a consumption target value is formed.

Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass innerhalb der erweiterten Motorsimulationsumgebung bei der Optimierung des Fahrzyklusses – automatisch – für die jeweiligen Simulationsparameter des Parameterdatensatzes (Motorparameter, Umgebungsparameter und Betriebsstrategieparameter) mittels des mindestens einen Optimierungsalgorithmus ein optimierter Parameterdatensatz erstellt wird.It is particularly provided that within the extended engine simulation environment in the optimization of the driving cycle - automatically - for the respective simulation parameters of the parameter data set (engine parameters, environmental parameters and operating strategy parameters) by means of the at least one optimization algorithm, an optimized parameter data set is created.

Die Optimierung des Fahrzyklusses innerhalb der erweiterten Motorsimulationsumgebung zur Ermittlung des mindestens einen Zielwertes erfolgt bevorzugt unter Verwendung einer Kombination eines Optimierungsalgorithmus mit lokaler Konvergenz und eines sich an den lokalen Optimierungsalgorithmus anschließenden globalen Optimierungsalgorithmus.The optimization of the driving cycle within the extended engine simulation environment for determining the at least one target value is preferably carried out using a combination of an optimization algorithm with local convergence and a global optimization algorithm following the local optimization algorithm.

Erfindungsgemäß ist in einem abschließenden Schritt des Verfahrens vorgesehen, dass

• d) der derart optimierte Parameterdatensatz unter Berücksichtigung des optimalen Zielwertes automatisch in einen optimierten Motorsteuergeräte-Datensatz für ein Motorsteuergerät des Verbrennungsmotors und Hybridantriebs überführt wird.

According to the invention, it is provided in a final step of the method that

• d) the thus optimized parameter data set, taking into account the optimum target value, is automatically converted into an optimized engine control unit data set for an engine control unit of the internal combustion engine and hybrid drive.

Das Verfahren wird auf einem Datenverarbeitungssystem durchgeführt.The method is performed on a data processing system.

Das Datenverarbeitungssystem ist dabei gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren a) zum Erfassen der Messdaten auf einem Prüfstand, und b) zum Erstellen eines ein multi-dimensionalen Motorsimulationsmodells auf der Basis des auf dem Prüfstand ermittelten Messdatensatzes und zum Erstellen des Parameterdatensatzes, sowie c) zum Optimieren des Parameterdatensatzes und zum Ermitteln eines optimalen Zielwertes sowie d) zum Überführen des optimierten Parameterdatensatz in den optimierten Motorsteuergeräte-Datensatz für ein Motorsteuergerät geeignet. Die Patentanmeldung betrifft ferner ein Computerprogrammprodukt, mit Programmcode-Mitteln, die auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert sind, um das beschriebene Verfahren durchzuführen, wenn das Programm auf dem Datenverarbeitungssystem, insbesondere einem Computer ausgeführt wird.The data processing system is according to the inventive method a) for acquiring the measurement data on a test bench, and b) for creating a multi-dimensional engine simulation model based on the measured data set determined on the test bench and for creating the parameter data set, and c) for optimizing the Parameter data set and for determining an optimal target value and d) for transferring the optimized parameter data set in the optimized engine control unit data record for an engine control unit suitable. The patent application further relates to a computer program product comprising program code means stored on a computer-readable medium for carrying out the described method when the program is executed on the data processing system, in particular a computer.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der zugehörigen Figuren näher erläutert.The invention will be explained in more detail with reference to the accompanying figures.

Es zeigen:Show it:

1 eine schematische Darstellung eines herkömmlichen Ablaufprozesses eines Kalibrierungsprozesses für Fahrzeugzyklen eines Verbrennungsmotors oder eines Hybridantriebes; 1 a schematic representation of a conventional process flow of a calibration process for vehicle cycles of an internal combustion engine or a hybrid drive;

2 eine schematische Darstellung einer herkömmlichen Motorsimulationsumgebung U gemäß Abbildung1.4 der1; 2 a schematic representation of a conventional engine simulation environment U as shown 1.4 of the 1 ;

3 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugzyklus eines Verbrennungsmotors mit unterschiedlichen Betriebsmodi und Umgebungsbedingungen in einer detaillierten Darstellung; 3 a schematic representation of a vehicle cycle of an internal combustion engine with different operating modes and environmental conditions in a detailed representation;

4 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen erweiterten Motorsimulationsumgebung U'; 4 a schematic representation of an extended engine simulation environment according to the invention U ';

5 ein Motorsteuergerät und eine schematisch dargestellte prinziphafte Kennfeldstruktur, welche Grundkennfelder und Korrekturkennfelder einer Korrekturstruktur umfasst; 5 an engine control unit and a schematically represented characteristic map structure which comprises basic maps and correction maps of a correction structure;

6 eine schematisch dargestellte beispielhafte Kennfeldstruktur als Ausführungsbeispiel, welche ein Grundkennfeld und weitere zugehörige Korrekturkennfelder umfasst; 6 a schematically illustrated exemplary map structure as an exemplary embodiment, which comprises a basic map and further associated correction maps;

7 eine weitere schematische Darstellung der erfindungsgemäßen erweiterten Motorsimulationsumgebung U' gemäß4 mit einer erfindungsgemäßen Steuergeräte-Funktionsarchitektur; 7 a further schematic representation of the extended engine simulation environment according to the invention U 'according to 4 with a controller functional architecture according to the invention;

8 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Optimierungsvorganges. 8th a schematic representation of an optimization process according to the invention.

In1 ist ein herkömmlicher Ablaufprozess einer Kennfeld-Kalibrierung für einen Fahrzeugzyklus F eines Verbrennungsmotors oder eines Hybridantriebes in verschiedenen Abbildungen dargestellt.In 1 1, a conventional sequence process of map calibration for a vehicle cycle F of an internal combustion engine or a hybrid drive is shown in various figures.

Die Abbildung1.1 symbolisiert einen Fahrzeugrollenprüfstand P auf dem ein Messdatensatz erstellt wird.The illustration 1.1 symbolizes a vehicle roller test bench P on which a measurement data record is created.

Aus den auf dem Fahrzeugrollenprüfstand P erstellten Messdaten wird gemäß der Abbildung1.2 ein multi-dimensionales Motorsimulationsmodell S erstellt.From the measurement data generated on the vehicle dynamometer P, as shown in the figure 1.2 created a multi-dimensional engine simulation model S.

Die Erstellung des Motorsimulationsmodells S auf der Basis der auf dem Fahrzeugrollenprüfstand P erstellten Messdaten ist Teil des Kalibrierungs- und Optimierungsprozesses K.The preparation of the engine simulation model S on the basis of the measurement data generated on the vehicle roller test bench P is part of the calibration and optimization process K.

Eine bevorzugte Vorgehensweise zur Erstellung des Motorsimulationsmodells S auf der Basis ausgewählter Daten zur Erstellung eines reduzierten Messdatensatzes gemäß.2 wird in einer anderen Patentanmeldung der Anmelderin erläutert.A preferred procedure for creating the engine simulation model S on the basis of selected data to create a reduced measurement data set according to .2 is explained in another patent application of the Applicant.

Auf Basis des Fahrzyklusses F (Geschwindigkeit [km/h] über der Zeit t [s]) gemäß dem Diagramm in Abbildung1.3 wird jetzt mit Hilfe einer sogenannten Motorsimulationsumgebung U gemäß Abbildung1.4 eine Fahrzyklusoptimierung durchgeführt.Based on the driving cycle F (speed [km / h] over time t [s]) according to the diagram in figure 1.3 is now using a so-called engine simulation environment U as shown 1.4 a driving cycle optimization performed.

Bisher wird in nachteiliger Weise die Berechnung eines optimierten Motorsteuergeräte-Datensatzes für ein Motorsteuergerät MSG (5) je Motorparameter nur für ein Grundkennfeld G berechnet, welches symbolisch in der Abbildung1.5 dargestellt ist.So far, disadvantageously, the calculation of an optimized engine control unit data set for an engine control unit MSG ( 5 ) calculated per engine parameter only for a basic map G, which symbolically in the figure 1.5 is shown.

Bei einer vorgenommenen Bauteiländerung oder einer Funktionsanpassung an einem Verbrennungsmotor oder an einem Hybridantrieb besteht gemäß Abbildung1.6 zudem in nachteiliger Weise die Notwendigkeit, dass der beschriebene optimierende Kalibrierungs- und Optimierungsprozess K stets erneut durchgeführt werden muss.In case of a component change or a function adaptation to an internal combustion engine or to a hybrid drive, the illustration shows 1.6 In addition, disadvantageously, the necessity that the described optimizing calibration and optimization process K must always be performed again.

In der2 wird die in1 unter der Abbildung1.4 dargestellte herkömmliche Motorsimulationsumgebung U detaillierter dargestellt und erläutert.In the 2 will the in 1 under the picture 1.4 illustrated conventional engine simulation environment U shown and explained in more detail.

In der Abbildung2.1 ist analog zu der Abbildung1.3 der Fahrzyklus F dargestellt.In the picture 2.1 is analogous to the picture 1.3 the driving cycle F shown.

Auf Basis des Fahrzyklusses F werden in der derzeitig angewendeten Motorsimulationsumgebung U auf der Basis der Motorparameter Zielwerte Z, gemäß Abbildung2.2 für gesetzliche Vorgaben, wie beispielsweise Emissionswerte und/oder Verbrauchswerte anhand von Emissions- und Verbrauchsmodellen berechnet.Based on the driving cycle F, in the currently applied engine simulation environment U on the basis of the engine parameters, target values Z, as shown in FIG 2.2 for legal requirements, such as emission values and / or consumption values calculated on the basis of emission and consumption models.

Außerdem werden bisher bereits auf der Basis der Motorparameter kundenspezifische Zielwerte Z, gemäß Abbildung2.2, wie beispielsweise dynamisches Ansprechverhalten und/oder Motorakustik berechnet.In addition, customer-specific target values Z have already been determined on the basis of the engine parameters, as shown in Figure 2.2 , such as dynamic response and / or engine acoustics.

Die Abbildung2.3 symbolisiert einen Optimierer, mittels dem über einen Optimierungsalgorithmus gemäß Abbildung2.4 eine Optimierung eines Zielwertes Z oder mehrerer Zielwerte Z durchgeführt wird.The illustration 2.3 symbolizes an optimizer by means of an optimization algorithm according to Figure 2.4 an optimization of a target value Z or more target values Z is performed.

Beispielsweise wird der Zielwert Z – Kraftstoffverbrauch – unter Einhaltung eines anderen gesetzlichen Zielwertes Z, insbesondere in Abhängigkeit eines gesetzlichen Emissionswertes optimiert und somit minimiert.For example, the target value Z - fuel consumption - is optimized in compliance with another statutory target value Z, in particular as a function of a legal emission value and thus minimized.

Bei Erreichen des gewünschten Zielwertes Z im Rahmen des Optimierungsprozesses, gemäß der vorhergehenden Beschreibung und den Abbildungen2.2,2.3 und2.4 wird abschließend unter Berücksichtigung der vorgegebenen Zielwerte Z ein optimierter Motorsteuergeräte-Datensatz gemäß Abbildung2.5 für alle berücksichtigten Motorparameter erstellt.Upon reaching the desired target value Z as part of the optimization process, according to the preceding description and the figures 2.2 . 2.3 and 2.4 Finally, taking into account the predetermined target values Z, an optimized Engine control unit data set as shown 2.5 created for all considered engine parameters.

Ein herkömmlicher optimierter Motorsteuergeräte-Datensatz gemäß Abbildung2.5 besteht dann aus dem im Rahmen des Optimierungsprozesses ermittelten Grundkennfeld G, gemäß Abbildung1.5 und berücksichtigt jeweils einen Motorparameter. Dieser herkömmliche Motorsteuergeräte-Datensatz wird in dem Motorsteuergerät MSG abgelegt.A conventional optimized engine control unit dataset as shown 2.5 then consists of the basic map G determined as part of the optimization process, as shown in the illustration 1.5 and takes into account one motor parameter each. This conventional engine control unit data record is stored in the engine control unit MSG.

Für die Erfüllung der gesetzlichen Vorschriften, die stetig weiter verschärft werden, und den daraus gebildeten Zielwerten Z bezüglich den Emissionen und bezüglich des Kraftstoffverbrauchs sowie der genannten kundenspezifischen Zielwerte, sind technische Erweiterungen auf der Seite der Bauteilebene der Verbrennungsmotoren und Hybridantriebe und der zugehörigen Funktionsstrukturen erforderlich.For the fulfillment of the legal regulations, which are steadily tightened, and the target values Z derived therefrom with regard to the emissions and the fuel consumption as well as the mentioned customer specific target values, technical extensions on the component level side of the internal combustion engines and hybrid drives and the associated functional structures are required.

Eine ganzheitliche Optimierung ist für EU-VI Antriebsstränge mit stets in vielen Details in kurzer Zeit technisch veränderten Verbrennungsmotoren und Hybridantrieben mit der bisherigen Vorgehensweise gemäß der Beschreibung zu den1 und2 nur noch mit erheblichem Aufwand möglich. Für die Sicherstellung von stetig kürzer werdenden Entwicklungszeiten ist es unbedingt notwendig, den Kalibrierungs- und Optimierungsprozess effizienter zu gestalten und die Fahrzeugrollenprüfstandszeiten weiter zu reduzieren.A holistic optimization is for EU-VI powertrains with always in many details in a short time technically modified internal combustion engines and hybrid drives with the previous procedure according to the description of the 1 and 2 only possible with considerable effort. To ensure ever-shorter development times, it is essential to make the calibration and optimization process more efficient and to further reduce vehicle roll test bench times.

Derzeit ist nur eine schrittweise Optimierung über den Fahrzeugrollenprüfstand unter Verwendung der einfachen Parametrierungssoftware möglich. Außerdem ist eine ganzheitliche Betrachtung für alle Zielwerte Z mit dem bisher beschriebenen Kalibrierungs- und Optimierungsprozess K beziehungsweise dem erläuterten Optimierungsprozess unter Hinzunahme der herkömmlichen Parametrierungssoftware nur schwer möglich.Currently, only a gradual optimization over the vehicle dynamometer is possible using the simple parameterization software. In addition, a holistic consideration for all target values Z with the previously described calibration and optimization process K or the described optimization process with the addition of the conventional parameterization software is very difficult.

Die konstruktive Bauteilauslegung gegebenenfalls eine nachträgliche Bauteiländerung gemäß Abbildung1.6 und Betriebsabstimmung der Ansteuerung gegebenenfalls eine nachträgliche Funktionsanpassung der Bauteilsteller und Faktoren ebenfalls gemäß Abbildung1.6, der zu einem Verbrennungsmotor oder Hybridantrieb gehörenden Bauteile soll in vorteilhafter Weise für

• – das Aufladesystem Turbolader, ein- oder mehrstufig
• – das Einspritzsystem, Einspritzventile, Raildruckstrecke
• – das Abgasrückführsystem, Hoch- und Niederdruck-Abgasrückführung
• – das Klappensystem, Drosselklappe, Abgasklappe
• – das Hybridsystem, elektromotorische Unterstützung, Leistung und Einkopplung in den Antriebsstrang

möglich sein. Konstruktive Neuauslegung und/oder Bauteiländerungen und/oder Funktionsanpassungen der Verbrennungsmotore oder Hybridantriebe soll/sollen möglichst einfach und effizient innerhalb des Kalibrierungs- und Optimierungsprozesses K berücksichtigt werden können.The constructive component design, if applicable, a subsequent component change as shown in the illustration 1.6 and operating coordination of the control, if appropriate, a subsequent functional adaptation of the component actuator and factors also as shown in the figure 1.6 , which belongs to an internal combustion engine or hybrid drive components should advantageously for

• - the turbocharger supercharging system, single or multi-stage
• - The injection system, injectors, rail pressure line
• - the exhaust gas recirculation system, high and low pressure exhaust gas recirculation
• - The flap system, throttle, exhaust flap
• - The hybrid system, electromotive assistance, power and coupling in the powertrain

to be possible. Constructive redesign and / or component changes and / or functional adjustments of the internal combustion engines or hybrid drives should / should be considered as simply and efficiently as possible within the calibration and optimization process K.

Für jeden Bauteilsteller, das heißt jeden Motorparameter und jede Betriebsstrategie beinhaltet das Motorsteuergerät MSG bereits parametrierbare Kennfeldstrukturen. Die Werte der Kennfelder werden derzeit durch Messungen oder Simulationsrechnungen ermittelt. Üblicherweise werden die Kennfeldwerte beispielsweise bei betriebswarmen Motorbedingungen im Standardbetriebsmodus ermittelt. Für abweichende Umgebungsbedingungen, wie beispielsweise kaltes Kühlmittel, niedrige Ansauglufttemperaturen, oder variable Luftdruckwerte existieren in nachteiliger Weise im Motorsteuergerät nur manuell zu erstellende Korrekturkennfelder und Korrekturkennlinien. Aus Kapazitätsgründen werden in nachteiliger Weise im Motorsteuergerät MSG nicht für jede Korrektur vollständige Kennfelder manuell erstellt und abgelegt, sondern die Korrekturen werden über speicherplatzoptimierte Kennlinien und Betriebsartensteuerkennfelder umgerechnet. Die Datenkomprimierung stellt bei aufwändigeren bauteilspezifischen Motorsteuergerätefunktionen infolge der Minimierung von Interpolationsfehlern und iterativer Anpassung eine immense Optimierungsaufgabe dar.For each component controller, that is to say each engine parameter and each operating strategy, the engine control unit MSG already contains parameterizable map structures. The values of the maps are currently determined by measurements or simulation calculations. Usually, the map values are determined, for example, at operating engine conditions in the standard operating mode. For deviating environmental conditions, such as, for example, cold coolant, low intake air temperatures, or variable air pressure values, only manually generated correction maps and correction characteristics exist disadvantageously in the engine control unit. For reasons of capacity, complete maps are not created and stored manually in a detrimental manner in the engine control unit MSG for each correction, but the corrections are converted via memory-space-optimized characteristic curves and operating mode control maps. Data compression represents a huge optimization task for more complex part-specific engine control unit functions due to the minimization of interpolation errors and iterative adaptation.

Anhand der3 wird mittels eines konkreten Ausführungsbeispieles die Problematik der bestehenden Optimierungsaufgabe des bestehenden Kalibrierungs- und Optimierungsprozesses K detailliert erläutert.Based on 3 the problem of the existing optimization task of the existing calibration and optimization process K is explained in detail by means of a concrete exemplary embodiment.

Die3 zeigt den Fahrzyklus F analog zu den weniger detaillierten Abbildungen1.3,2.1,4.1 und7.1 jetzt im Detail.The 3 shows the driving cycle F analogous to the less detailed figures 1.3 . 2.1 . 4.1 and 7.1 now in detail.

Das Diagramm (Geschwindigkeit [km/h] über der Zeit t [s]) zeigt ein Geschwindigkeitsprofil, wobei die Geschwindigkeit auf der y-Achse und die Zeit auf der x-Achse aufgetragen ist.The graph (speed [km / h] versus time t [s]) shows a velocity profile with velocity plotted on the y-axis and time on the x-axis.

Die durchgehende Linie I zeigt die Motortemperatur T [°C], die ebenfalls auf einer y-Achse aufgetragen ist.The solid line I shows the engine temperature T [° C], which is also plotted on a y-axis.

Die gestrichelte Linie II zeigt unterschiedliche Einspritzmuster1,2,3,4, die auf einer eigenen y-Achse aufgetragen sind. Zu dem jeweiligen Einspritzmuster1,2,3,4 gehört eine verschiedene Anzahl von Vor- und Nacheinspritzungen. Zu dem Einspritzmuster1 gehört eine Voreinspritzung PI1. Zu dem Einspritzmuster2 gehören zwei Voreinspritzungen PI1, PI2. Zu dem Einspritzmuster3 gehören zwei Voreinspritzungen PI1, PI2 und eine Nacheinspritzung POI3. Zu dem Einspritzmuster4 gehören eine Voreinspritzung PI1 und eine Nacheinspritzung POI3.The dashed line II showsdifferent Injection pattern 1 . 2 . 3 . 4 , which are plotted on a separate y-axis. To therespective injection pattern 1 . 2 . 3 . 4 includes a different number of pre and post injections. To theinjection pattern 1 heard a pre-injection PI1. To theinjection pattern 2 include two pilot injections PI1, PI2. To theinjection pattern 3 include two pilot injections PI1, PI2 and a post-injection POI3. To theinjection pattern 4 include a pilot injection PI1 and a post-injection POI3.

Die Geschwindigkeit [km/h] des Fahrzeuges wird durch die gepunktete Linie III dargestellt.The speed [km / h] of the vehicle is represented by the dotted line III.

Innerhalb des beschriebenen herkömmlichen Kalibrierungs- und Optimierungsprozesses K besteht derzeit nur die Möglichkeit für ein Geschwindigkeitsprofil bei einer konstanten Motortemperatur Tmot beispielsweise 90° und für eines der Einspritzmuster1,2,3,4 eine Optimierung vorzunehmen.Within the described conventional calibration and optimization process K, there is currently only the possibility for a velocity profile at a constant engine temperature Tmot, for example 90 °, and for one of theinjection patterns 1 . 2 . 3 . 4 to make an optimization.

Wie aus der3 erkennbar ist, ist aber die Motortemperatur Tmot in der Realität gemäß der Linie I nicht konstant, sondern sie steigt im gewählten Ausführungsbeispiel über der Zeit [t] von einer Ausgangstemperatur im Ausführungsbeispiel 30°C gemäß der Kennlinie I beispielsweise auf die Motortemperatur Tmot 90° an. Außerdem wird in dem Fahrzyklus F für das Erreichen der gesetzlichen Zielwerte Z und der kundenspezifischen Anforderungen, das heißt der kundenspezifischen Zielwerte Z ein Umschalten von einem der Einspritzmuster1,2,3,4 zu einem anderen der Einspritzmuster1,2,3,4 notwendig.Like from the 3 can be seen, but the engine temperature Tmot in reality according to the line I is not constant, but it increases in the selected embodiment over the time [t] of an output temperature in the embodiment 30 ° C according to the characteristic I, for example, to the engine temperature Tmot 90 ° , In addition, in the driving cycle F for attaining the legal target values Z and the customer-specific requirements, that is, the customized target values Z, switching from one of the injection patterns becomes 1 . 2 . 3 . 4 to another of theinjection pattern 1 . 2 . 3 . 4 necessary.

Das heißt, durch eine zusätzliche Berücksichtigung der nicht konstanten Motortemperatur und/oder der Umschaltung der Einspritzmuster1,2,3,4 innerhalb eines betrachteten Fahrzyklusses F kann der herkömmliche Kalibrierungs- und Optimierungsprozess K verbessert, das heißt optimiert werden.That is, by an additional consideration of the non-constant engine temperature and / or the switching of theinjection pattern 1 . 2 . 3 . 4 Within a considered driving cycle F, the conventional calibration and optimization process K can be improved, that is optimized.

Bei dem bisherigen Kalibrierungs- und Optimierungsprozess K wird diese Umschaltung der Einspritzmuster1,2,3,4 beziehungsweise die nicht konstant verlaufende Motortemperatur Tmot in der Zyklusoptimierung innerhalb der vorhandenen Motorsimulationsumgebung U in nachteiliger Weise nicht berücksichtigt.In the previous calibration and optimization process K, this switching of theinjection pattern 1 . 2 . 3 . 4 or the non-constant engine temperature Tmot in the cycle optimization within the existing engine simulation environment U is not adversely affected.

Es wird noch einmal darauf hingewiesen, dass die Motortemperatur Tmot und die Betrachtung der Einspritzmuster1,2,3,4 in Abhängigkeit der Geschwindigkeit v des Fahrzeuges im gewählten Ausführungsbeispiel nur drei von sehr vielen gleichzeitig zu betrachtenden Parametern innerhalb des zu optimierenden Kalibrierungs- und Optimierungsprozesses K darstellen.It is pointed out again that the engine temperature Tmot and the consideration of theinjection pattern 1 . 2 . 3 . 4 Depending on the speed v of the vehicle in the selected embodiment, only three of very many parameters to be considered simultaneously within the calibration and optimization process K to be optimized.

Die Aufgabe besteht somit in Analogie zu der vorne allgemeiner formulierten Aufgabe darin, dafür zu sorgen, dass der Kalibrierungs- und Optimierungsprozess optimaler gestaltet werden kann, insbesondere sollen Motortemperaturen unter Betrachtung des großen und kleinen Kühlkreislaufes, die druck- und temperaturseitigen Umgebungsbedingungen sowie Betriebsstrategien, wie die jeweiligen Einspritzmuster und die jeweilige Abgasrückführstrategie der jeweiligen Verbrennungsmotoren oder Hybridantriebe innerhalb eines Kalibrierungs- und Optimierungsprozesses optimaler kalibriert (parametriert) werden.The task is thus in analogy to the task formulated in more general terms to ensure that the calibration and optimization process can be optimally designed, in particular engine temperatures considering the large and small cooling circuit, the pressure and temperature environment conditions and operating strategies such the respective injection patterns and the respective exhaust gas recirculation strategy of the respective internal combustion engines or hybrid drives are calibrated (parameterized) more optimally within a calibration and optimization process.

Die zur Lösung der Aufgabe geänderte – erweiterte – Motorsimulationsumgebung U', wird nachfolgend in4 anhand von weiteren Abbildung4.1 bis4.9 detailliert erläutert.The enhanced engine simulation environment U ', modified to solve the problem, will be described in 4 by further illustration 4.1 to 4.9 explained in detail.

Zunächst wird, wie bisher für einen Fahrzyklus F, gemäß Abbildung4.1 ein Messdatensatz auf einem Prüfstand P erfasst.First, as previously for a drive cycle F, as shown in Figure 4.1 a measurement data record on a test stand P detected.

Anschließend wird das multi-dimensionale Motorsimulationsmodell S auf der Basis des auf dem Prüfstand P ermittelten Messdatensatzes erstellt, auf dessen Basis wiederum ein Parameterdatensatz für die nachfolgende Simulation in der erweiterten Motorsimulationsumgebung U' erstellt wird.Subsequently, the multi-dimensional engine simulation model S is created on the basis of the measured data set determined on the test stand P, on the basis of which a parameter data set for the subsequent simulation in the extended engine simulation environment U 'is again created.

Dabei werden jetzt in dem Parameterdatensatz für den zu optimierenden Fahrzyklus F gemäß Abbildung4.1, über die eigentlichen Motorparameter hinaus, weitere Parameter und Einflüsse in der gegenüber dem Stand der Technik erweiterten Motorsimulationsumgebung U' berücksichtigt.In this case, in the parameter data set for the driving cycle to be optimized F, as shown in FIG 4.1 , beyond the actual engine parameters, other parameters and influences in the over the prior art extended engine simulation environment U 'considered.

Aus dem Fahrzyklus F gemäß Abbildung4.1 werden zunächst wie bisher je Motorparameter und einem zugehörigen Motorkennfeld Steller-Sollwerte gebildet. Die Steller-Sollwerte werden durch die Abbildung4.2 symbolisiert.From the driving cycle F as shown 4.1 For the first time, the engine parameters and an associated engine map will be used to create actuator setpoints. The setpoint values are indicated by the figure 4.2 symbolizes.

Die Steller-Sollwerte stellen Eingangsgrößen für ein dynamisches Modell der Motorstellgrößen dar, welches gemäß Abbildung4.3 erfindungsgemäß in die erweiterte Motorsimulationsumgebung U' integriert wird.The actuator setpoints represent input variables for a dynamic model of the motor control variables, which is shown in Figure 4.3 is integrated into the extended engine simulation environment U 'according to the invention.

Das dynamische Modell4.3 ist dadurch gekennzeichnet, dass die Regelabweichung von in dem dynamischen Modell simulierten Steller-Istwerten gegenüber den auf dem Fahrzeugrollenprüfstand P gemessenen Steller-Sollwerten oder gegebenenfalls auch gegenüber vorhandenen Motor-Stellgrößen aus vorhandenen Kennfeldern berechneten Steller-Sollwerten gemäß Abbildung4.4 über der Zeit t modelliert, das heißt, dass die Regelabweichung bestimmt wird.The dynamic model 4.3 is characterized in that the control deviation of actuator actual values simulated in the dynamic model compared to the actuator setpoint values measured on the vehicle roller test stand P or, if appropriate, also controller actuator values calculated from existing characteristic diagrams, as shown in FIG 4.4 modeled over time t, that is, the control deviation is determined.

Die Abbildung4.4 zeigt zur Verdeutlichung den zeitlichen Verlauf, der auf dem Fahrzeugrollenprüfstand P gemessenen oder in Kennfeldern (obere Linie) bereits vorliegenden Steller-Sollwerte im Vergleich zu den Steller-Istwerten (untere Linie) über die Zeit t.The illustration 4.4 shows for clarity the time course measured on the vehicle roller dynamometer P or in maps (upper Line) already present controller setpoints in comparison to the actual controller values (lower line) over the time t.

Ein Beispiel: Beispielsweise wird erfindungsgemäß ein dynamischer zeitlicher Verlauf der Motorfüllungs-Sollwerte der jeweiligen Einspritzmuster1,2,3,4 im Vergleich zum zeitlichen Verlauf der Motorfüllungs-Istwerte durch Bestimmung der Regelabweichung4.4 modelliert.An example: According to the invention, for example, a dynamic time profile of the engine filling setpoint values of the respective injection pattern is obtained 1 . 2 . 3 . 4 in comparison to the time course of the engine fill actual values by determining the control deviation 4.4 modeled.

Die auf Basis des dynamischen Modells4.3 modellierten Steller-Sollwerte und Steller-Istwerte und deren ermittelte Regelabweichung, dienen jetzt erfindungsgemäß als Eingangsgrößen für weitere Modelle, gemäß Abbildung4.5, die in einem nächsten Schritt zur Ermittlung der jeweiligen Zielwerte Z dienen.The on the basis of the dynamic model 4.3 modeled actuator setpoints and actuator actual values and their determined system deviation, are now used according to the invention as input variables for further models, as shown in the figure 4.5 which serve in a next step to determine the respective target values Z.

Durch die Berücksichtigung der Dynamik innerhalb des dynamischen Modells4.3, welches die Eingangsgrößen für die weiteren Modelle4.5 zur Zielwertermittlung liefert, wird erreicht, dass innerhalb des Kalibrierungs- und Optimierungsprozesses K durch die geänderte – gegenüber dem Stand der Technik erweiterte – Motorsimulationsumgebung U' realitätsnähere Zielwerte Z ermittelt werden können.By considering the dynamics within the dynamic model 4.3 , which are the input variables for the other models 4.5 provides for target value determination, it is achieved that within the calibration and optimization process K more realistic target values Z can be determined by the modified - compared to the prior art extended - engine simulation environment U '.

Ein innerhalb der erweiterten und damit verbesserten Motorsimulationsumgebung U' integriertes Modell, welches sich an das dynamischen Modell gemäß Abbildung4.3 anschließt, ist beispielsweise ein Emissions-Modell gemäß Abbildung4.5, welches Motorparameter, wie beispielsweise die nicht konstante Motortemperatur Tmot, gemäß Abbildung4.6 analog zu der Linie I der3 und die Umgebungsbedingungen, wahlweise zusätzlich den Umgebungsdruck und/oder wahlweise die Motoransaugtemperatur berücksichtigt.A model integrated within the enhanced and thus improved engine simulation environment U 'which conforms to the dynamic model as shown in the figure 4.3 is, for example, an emission model as shown 4.5 , which engine parameters, such as the non-constant engine temperature Tmot, as shown in FIG 4.6 analogous to the line I of 3 and the ambient conditions, optionally additionally taking into account the ambient pressure and / or optionally the engine intake temperature.

In dem beispielhaft genannten temperaturabhängigen Emissions-Modell4.5, welches nachfolgend noch detaillierter mit Hilfe der Abbildung5 erläutert wird, werden außerdem die Betriebsmodi berücksichtigt, wie beispielsweise die Betriebsarten der verschiedenen Einspritzmuster1,2,3,4, die im Zusammenhang mit3 bereits beschrieben und verdeutlicht worden sind.In the exemplified temperature-dependent emission model 4.5 , which is described in more detail below with the aid of the figure 5 In addition, the operation modes such as the operation modes of the various injection patterns are considered 1 . 2 . 3 . 4 related to 3 already described and clarified.

Die Modelle in Abbildung4.5, beispielsweise das Emissionsmodell oder ein Verbrauchs-Modell, bilden die erweiterte Motorsimulationsumgebung U', die dynamische Effekte und Umgebungsbedingungen berücksichtigt.The models in illustration 4.5 For example, the emission model or a consumption model form the extended engine simulation environment U 'that takes into account dynamic effects and environmental conditions.

Anhand des Fahrzyklusses4.1 und der nachfolgend weiter beschriebenen erfindungsgemäßen Vorgehensweise ergeben sich anschließend als Ausgangsgrößen der verschiedenen Modelle4.3 und4.5, dem dynamischen Modell4.3 und dem beispielhaft genannten Emissions-Modell4.5 zeitaufgelöste Zielwerte, insbesondere Emissions-Zielwerte Z, die über den zeitaufgelösten Verlauf des Fahrzyklusses4.1 integriert werden, so dass sich gemäß Abbildung4.7 kumulierte Zykluswerte Z, gemäß dem Ausführungsbeispiel insbesondere zeitaufgelöste kumulierte Emissions-Zielwerte Z oder eben zeitaufgelöste kumulierte Verbrauchs-Zielwerte Z usw. ergeben.Based on the driving cycle 4.1 and the method of the invention further described below then arise as output variables of the various models 4.3 and 4.5 , the dynamic model 4.3 and the exemplified emission model 4.5 Time-resolved target values, in particular emission target values Z, over the time-resolved course of the driving cycle 4.1 be integrated, so as shown in Figure 4.7 Cumulative cycle values Z, according to the embodiment in particular time-resolved cumulated emission target values Z or just time-resolved cumulative consumption target values Z and so on.

Anhand der zeitaufgelösten kumulierten Emissions-Zielwerte Z kann jetzt in vorteilhafter Weise bereits über die Motorsimulation geprüft werden, ob die Grenzen der gesetzlich geforderten Emissions-Zielwerte oder Verbrauchs-Zielwerte eingehalten werden.Based on the time-resolved cumulated emission target values Z, it is now advantageously possible to check already via the engine simulation whether the limits of the legally required emission target values or consumption target values are met.

Durch die erläuterte erfindungsgemäße Motorsimulation mittels der erweiterten Motorsimulationsumgebung U' ist sichergestellt, dass die zeitaufgelösten kumulierten Emissions-Zielwerte Z gemäß Abbildung4.7 so realitätsnah sind, dass die durch die erfindungsgemäße Motorsimulationsumgebung U' ermittelten zeitaufgelösten kumulierten Emissions-Zielwerte Z nachweisbar, den auf einem realen Fahrzeugrollenprüfstand P gemäß Abbildung1.1 ermittelten kumulierten Zykluswerten nahezu entsprechen.The explained engine simulation according to the invention by means of the extended engine simulation environment U 'ensures that the time-resolved cumulated emission target values Z according to FIG 4.7 are so close to reality that the time-resolved cumulative emission target values Z determined by the engine simulation environment U 'according to the invention can be detected on a real vehicle roller test bench P as shown in FIG 1.1 calculated cumulative cycle values.

Das heißt prinzipiell, dass die durch die erfindungsgemäße Motorsimulationsumgebung U' ermittelten kumulierten Zykluswerte, die zur Einhaltung der gesetzlich geforderten Zielwerte Z ermittelt und optimiert werden, die aufwändigen Arbeiten an einem Fahrzeugrollenprüfstand P in vorteilhafter Weise bis auf wenige Kontrollmessungen nahezu ersetzen können.This means, in principle, that the cumulative cycle values determined by the engine simulation environment U 'according to the invention, which are determined and optimized for compliance with the legally required target values Z, can almost completely replace the complex work on a vehicle roller test bench P, with the exception of a few control measurements.

Schließlich wird, wie4 weiter zeigt, über einen Optimierungsalgorithmus mittels eines Optimierers gemäß Abbildung4.8 die gesamte Kennfeldstruktur4.9 bedatet, das heißt die Kennfeldstruktur wird gemäß Abbildung4.9 mit optimierten Parameterdaten versehen, so dass die Kennfeldstruktur4.9 jetzt mit sämtlichen optimierten Motorparametern und optimierten Umgebungsbedingungen sowie optimierten Betriebsmodi, wie zu den Abbildung4.3 bis4.6 beschrieben, bedatet ist.Finally, how will 4 further shows an optimization algorithm using an optimizer as shown 4.8 the entire map structure 4.9 bedatet, that is the map structure is as shown 4.9 provided with optimized parameter data, so that the map structure 4.9 now with all optimized engine parameters and optimized environmental conditions as well as optimized operating modes, as shown in the picture 4.3 to 4.6 described, is.

Die Optimierung über einen Optimierungsalgorithmus ist, wie zu Abbildung2.3 und2.4 erläutert, bereits bekannt, jedoch führt die Optimierung unter erfindungsgemäßer Berücksichtigung sämtlicher Motorparameter und Umgebungsbedingungen sowie Betriebsmodi mittels der beschriebenen Vorgehensweise bereits zu dem optimierten Parameterdatensatz, ohne im Bereich der Optimierung Veränderungen vorzunehmen.Optimization via an optimization algorithm is as illustrated 2.3 and 2.4 explained, already known, however, the optimization under inventive consideration of all engine parameters and environmental conditions and operating modes by means of the procedure described already leads to the optimized parameter data set, without making any changes in the field of optimization.

Erfindungsgemäß wird noch zusätzlich zu der erläuterten verbesserten Vorgehensweise die Optimierung schließlich über einen geänderten Optimierungsvorgang durchgeführt, der noch im Zusammenhang mit8 erläutert wird.According to the invention, in addition to the described improved approach the Finally, optimization is done via a modified optimization process that is still related to 8th is explained.

Die5 zeigt eine Steuergeräte-Kennfeldstruktur, die Grundkennfelder G und zugehörige Korrekturkennfelder und Korrekturkennlinien umfasst.The 5 Figure 11 shows a controller map structure including basic maps G and associated correction maps and correction maps.

Wie bereits zum Stand der Technik erläutert, wurde bisher innerhalb des herkömmlichen Kalibrierungs- und Optimierungsprozesses K je Motorparameter nur ein Grundkennfeld G gemäß Abbildung1.5 der1 ermittelt.As already explained in the prior art, so far within the conventional calibration and optimization process K per engine parameter only one basic map G has been shown in FIG 1.5 of the 1 determined.

Mehrere dieser Grundkennfelder G je Motorparameter sind symbolisch in5 in der Abbildung5.1 dargestellt. Bisher wurden die mehreren Grundkennfelder G gemäß Abbildung5.1 ausschließlich mit zugehörigen manuell erstellen Korrekturformeln oder Korrekturkennlinien oder Korrekturkennfeldern entsprechend in dem in5 dargestellten Motorsteuergerät MSG abgelegt.Several of these basic maps G per engine parameter are symbolic in 5 in the picture 5.1 shown. So far, the several basic maps G as shown in Figure 5.1 exclusively with associated manually generated correction formulas or correction characteristics or correction characteristics corresponding to that in 5 filed engine control unit MSG stored.

Die5 verdeutlicht in Abbildung5.2, dass ausgehend von den über die erfindungsgemäße Motorsimulation – gemäß der zu der4 beschriebenen Vorgehensweise – erstellten Grundkennfeldern G jetzt automatisch generierte Korrekturkennfelder und Korrekturkennlinien für jeden gewünschten Motorparameter (und nicht nur wie bisher für einen Motorparameter) unter zusätzlicher Berücksichtigung der Umgebungsbedingungen und/oder der Betriebsmodi des Parameterdatensatzes berechnet und optimiert werden.The 5 clarified in figure 5.2 in that, starting from the engine simulation according to the invention - according to theinvention 4 described procedure maps G now automatically generated correction maps and correction curves for each desired engine parameters (and not only as previously for a motor parameter) with additional consideration of the environmental conditions and / or the operating modes of the parameter data set calculated and optimized.

Die Besonderheit der Erfindung besteht darin, dass die Korrekturkennfelder und Korrekturkennlinien jetzt gleichzeitig zu den Grundkennfeldern G über Korrekturwerte cor0, cor1, cor2, cor3 optimiert werden, wobei diese Ermittlung innerhalb des Optimierungsprozesses zur Berechnung der kumulierten Zykluswerte gemäß den Abbildung4.7,4.8 und4.9 auf der Basis der erweiterten Motorsimulationsumgebung U' stattfindet.The peculiarity of the invention is that the correction maps and correction curves are now optimized simultaneously to the basic maps G via correction values cor0, cor1, cor2, cor3, this determination within the optimization process for calculating the cumulative cycle values according to FIG 4.7 . 4.8 and 4.9 on the basis of the extended engine simulation environment U '.

Die Korrekturkennfelder und Korrekturkennlinien, die innerhalb des Optimierungsprozesses4.7,4.8 und4.9 optimiert, das heißt bedatet werden, ergeben eine sogenannte Korrekturstruktur5.2, die in5 durch die Abbildung5.2 bildhaft verdeutlicht werden soll. Es ist somit, keine manuelle Nachbearbeitung mehr notwendig, das sich die Korrekturkennfelder und Korrekturkennlinien der Korrekturstruktur5.2 innerhalb des neuen Simulationsprozesses in vorteilhafter Weise, automatisch mit optimierten Daten des optimierten Parameterdatensatzes füllen. Die erfindungsgemäße Besonderheit besteht somit anders gesagt darin, dass für die Korrekturstruktur5.2 ein optimierter Parameterdatensatz automatisiert während des erläuterten Optimierungsprozesses4.7,4.8,4.9 erstellt wird, der von den ermittelten kumulierten Zykluswerten4.7 ausgeht. Die optimierten Daten des Parameterdatensatzes, der mit den Daten versehenen Korrekturstruktur5.2, basieren und berücksichtigen somit in vorteilhafter Weise die innerhalb der Motorsimulationsumgebung U' abgebildeten Motorparameter innerhalb des dynamischen Modells4.3 sowie die Umgebungsbedingungen und die Betriebsmodi gemäß der zu den Abbildung4.3 bis4.6. beschriebenen Vorgehensweise zur Ermittlung der kumulierten Zykluswerte4.7.The correction maps and correction curves that are within the optimization process 4.7 . 4.8 and 4.9 optimized, that is to be bedatet, result in a so-called correction structure 5.2 , in the 5 through the picture 5.2 pictorially illustrated. Thus, it is no longer necessary to manually rework the correction maps and correction curves of the correction structure 5.2 within the new simulation process in an advantageous manner, automatically fill with optimized data of the optimized parameter data set. The special feature according to the invention is thus, in other words, that for the correction structure 5.2 an optimized parameter data set automates during the described optimization process 4.7 . 4.8 . 4.9 created by the calculated cumulative cycle values 4.7 emanates. The optimized data of the parameter data set, the correction structure provided with the data 5.2 , are thus advantageously based on and take into account the engine parameters within the engine simulation environment U 'within the dynamic model 4.3 as well as the environmental conditions and operating modes according to the to the picture 4.3 to 4.6 , described procedure for determining the cumulative cycle values 4.7 ,

Eine Ermittlung des optimierten Parameterdatensatzes und die automatische Bedatung der Korrekturstruktur5.2 unter Berücksichtigung der genannten Parameter ist bisher in dieser Art und Weise nicht möglich.A determination of the optimized parameter data set and the automatic definition of the correction structure 5.2 taking into account the mentioned parameters is not possible in this way so far.

Zur weiteren Erläuterung ein Beispiel:
In6 sind exemplarisch neun Kennfelder dargestellt. Bisher wurde beispielsweise nur ein Grundkennfeld G je Motorparameter optimiert. Beispielsweise wurde bisher ein Grundkennfeld G, gemäß Abbildung6.1 bei einer konstanten Motortemperatur Tmot von 90°C und einem der Betriebsmodi – im Ausführungsbeispiel mit zwei Voreinspritzungen PI1 und PI2 und einer Nacheinspritzung POI3 – optimiert. Korrekturkennfelder und Korrekturkennlinien werden bisher auf der Basis der derzeitigen Motorsimulations-Umgebung U manuell erstellt und im Motorsteuergerät MSG abgelegt.For further explanation an example:
In 6 For example, nine maps are shown. So far, for example, only one basic map G has been optimized per engine parameter. For example, so far, a basic map G, as shown in Figure 6.1 at a constant engine temperature Tmot of 90 ° C and one of the operating modes - in the exemplary embodiment with two pilot injections PI1 and PI2 and a post-injection POI3 - optimized. Correction maps and correction curves have hitherto been created manually on the basis of the current engine simulation environment U and stored in the engine control unit MSG.

Die6 zeigt jetzt eine erfindungsgemäße Kennfeldstruktur ausgehend von einem Grundkennfeld G gemäß Abbildung5.1 mit der entsprechenden Korrekturstruktur5.2, die innerhalb des erfindungsgemäßen Kalibrierungs- und Optimierungsprozesses K automatisch mit optimierten Parameterdaten gefüllt, mithin – bedatet – worden ist.The 6 Now shows an engine map according to the invention starting from a basic map G as shown 5.1 with the appropriate correction structure 5.2 which has automatically been filled with optimized parameter data within the calibration and optimization process K according to the invention and has thus been - been - been.

Es wird deutlich, dass nunmehr bei verschiedenen Motortemperaturen Tmot, beispielsweise 90°C, 60°C und 30°C usw. (Abbildung6.1,6.2,6.3) außerdem mehrere Betriebsmodi3,4,2 berücksichtigt werden. Somit werden bei den verschiedenen Motortemperaturen Tmot auch für den Betriebsmodus3 – zwei Voreinspritzungen PI1, PI2 und eine Nacheinspritzung POI3 und den Betriebsmodus4 – eine Voreinspritzung PI1 und eine Nacheinspritzung POI3 – und für den Betriebsmodus2 – zwei Voreinspritzungen PI1, PI2 – zusätzlich zu dem bisher einzigen Grundkennfeld G acht weitere Kennfelder automatisch optimiert, dass heißt automatisch mit optimierten Parameterdaten versehen.It becomes clear that now at different engine temperatures Tmot, for example 90 ° C, 60 ° C and 30 ° C etc. (Fig 6.1 . 6.2 . 6.3 ) also several modes ofoperation 3 . 4 . 2 be taken into account. Thus, at the different engine temperatures Tmot also for the operating mode 3 - Two pilot injections PI1, PI2 and a post-injection POI3 and the operating mode 4 - a pilot injection PI1 and a post-injection POI3 - and for the operating mode 2 - Two pilot injections PI1, PI2 - in addition to the previously only basic map G eight additional maps automatically optimized, that is automatically provided with optimized parameter data.

Ausgehend von einem bisherigen Grundkennfeld G bei einer Motortemperaturen Tmot von beispielsweise 90°C bei zwei Voreinspritzungen PI1 und PI2 und einer Nacheinspritzung POI3 (Betriebsmodus = Einspritzmuster3) stellen die erfindungsgemäß zusätzlich bedateten acht Kennfelder, die entsprechenden Korrekturkennfelder der Korrekturstruktur5.2 in Abhängigkeit einer sich ändernden Motortemperatur Tmot (60°, 30°) beziehungsweise in Abhängigkeit eines geänderten Betriebsmodus (Einspritzmuster3,4,2) dar.Starting from a previous basic map G at an engine temperature Tmot of for example 90 ° C at two pilot injections PI1 and PI2 and a post-injection POI3 (operating mode = injection pattern 3 ) put the According to the invention additionally eight maps, the corresponding correction maps of the correction structure 5.2 in response to a changing engine temperature Tmot (60 °, 30 °) or as a function of a changed operating mode (injection pattern 3 . 4 . 2 ).

Mittels der7 wird der erfindungsgemäße Unterschied gegenüber dem Stand der Technik im Vergleich zu2 noch weiter verdeutlicht.By means of 7 the difference according to the invention over the prior art compared to 2 further clarified.

Wieder ausgehend von einem Fahrzyklus7.1 ist in Abbildung7.2 symbolisch eine Steuergeräte-Funktionsarchitektur dargestellt, die die Grundkennfelder G gemäß Abbildung5.1 sowie die Korrekturstruktur5.2 in Form von automatisch erstellen Korrekturkennfeldern analog zu der Beschreibung zu der6 oder automatisch erstellen Korrekturkennlinien auf der Basis der erweiterten Motorsimulationsumgebung U' umfasst.Again starting from a driving cycle 7.1 is in picture 7.2 symbolically represented a controller functional architecture that the basic characteristics G as shown in Figure 5.1 as well as the correction structure 5.2 in the form of automatically create correction maps analogous to the description of the 6 or automatically generate correction maps based on the enhanced engine simulation environment U '.

Die Vorgehensweise zur Ermittlung der zeitaufgelösten kumulierten Zielwerte Z innerhalb der erfindungsgemäßen erweiterten Motorsimulationsumgebung U' mit sich anschließender Optimierung gemäß Abbildung7.3 wurde im Zusammenhang mit der4 bereits detailliert erläutert.The procedure for determining the time-resolved cumulated target values Z within the extended engine simulation environment U 'according to the invention with subsequent optimization according to the illustration 7.3 was related to the 4 already explained in detail.

Die im neuen Kalibrierungs- und Optimierungsprozess K jetzt erfindungsgemäß automatisch erstellte Steuergeräte-Funktionsarchitektur7.2 basiert somit auf einer realitätsnahen Simulation und Optimierung aller Zielwerte Z gemäß Abbildung7.5, wobei die erfindungsgemäße Simulation gegenüber bisherigen Simulationen der Realität wesentlich näher kommt.The control unit functional architecture now automatically created according to the invention in the new calibration and optimization process K 7.2 is thus based on a realistic simulation and optimization of all target values Z as shown 7.5 , wherein the simulation according to the invention compared to previous simulations of reality is much closer.

Die optimierten Daten des Parameterdatensatzes werden in einem optimierten Motorsteuergeräte-Datensatz gemäß Abbildung7.6 in7 überführt. Dabei werden Interpolationsfehler minimiert, so dass das globale Optimum ganzheitlich für alle Parameterdaten gefunden wird.The optimized data of the parameter data set is stored in an optimized engine control unit data set as shown in Figure 7.6 in 7 transferred. In this case, interpolation errors are minimized so that the global optimum is found holistically for all parameter data.

Diese Vorgehensweise hat im Ergebnis den Effekt, dass der auf diese Art und Weise optimierte Motorsteuergeräte-Datensatz7.6 sehr nahe an die bisher auf einem realen Fahrzeugrollenprüfstand P mühsam ermittelten optimierten Daten herankommt.As a result, this approach has the effect of optimizing the engine control unit data set optimized in this way 7.6 very close to the previously achieved on a real vehicle dynamometer P laboriously optimized data approaches.

Dadurch können durch die beschriebene Vorgehensweise mit Hilfe des beschriebenen Kalibrierungs- und Optimierungsprozesses K Ressourcen eingespart werden. Es werden im Ergebnis weniger Motorprüfstands- und reale Fahrzeugrollenprüfstandszeiten P benötigt.As a result, resources can be saved by the described procedure with the aid of the described calibration and optimization process. As a result, fewer engine test bench and real vehicle roller test bench times P are required.

8 zeigt in einer schematischen Abfolge abschließend eine Besonderheit innerhalb des Optimierungsvorgangs, der gemäß den Abbildung4.8,4,9 der4 und gemäß den Abbildung7.4 und7.5 der7 bereits dargestellt und erläutert worden ist. 8th shows in a schematic sequence finally a special feature within the optimization process, which according to the figure 4.8 . 4.9 of the 4 and as shown 7.4 and 7.5 of the 7 has already been shown and explained.

8 verdeutlicht, dass im Rahmen des erfindungsgemäßen Kalibrierungs- und Optimierungsprozesses K während des Optimierungsvorganges mindestens zwei Optimierungsalgorithmen zum Einsatz kommen, wobei ein Optimierungsalgorithmus mehrere 10.000 Strukturparameter innerhalb praktikabler Rechenzeit verarbeiten kann. 8th illustrates that in the context of the calibration and optimization process K according to the invention at least two optimization algorithms are used during the optimization process, wherein an optimization algorithm can process several 10,000 structure parameters within a practical computing time.

Der bisher eingesetzte Optimierer2.3 innerhalb des Optimierungsvorganges gemäß Abbildung2.4 der2 kann aufgrund der bisher notwendigerweise zu verarbeitenden Datenmengen für die Optimierung von einem Grundkennfeld je Motorparameter keine komplexeren Optimierungsstrukturen optimieren, beziehungsweise die Optimierung in annehmbarer Zeit durchführen.The optimizer used so far 2.3 within the optimization process as shown in the figure 2.4 of the 2 can not optimize more complex optimization structures due to the previously necessary to process data sets for the optimization of a basic map per engine parameters, or perform the optimization in a reasonable time.

Für den erfindungsgemäßen Kalibrierungs- und Optimierungsprozess K wird ein spezielles iteratives Optimierungsverfahren durchgeführt, welches sehr große Datenmengen verarbeiten muss und kann, damit die große Anzahl von Variationen bei der Datenermittlung der Kennfeldstruktur4.9 aus den Grundkennfeldern5.1 und deren Korrekturstrukturen5.2 unter Berücksichtigung der Zielwerte Z und Abbruchkriterien durchgeführt werden kann.For the calibration and optimization process K according to the invention, a special iterative optimization method is carried out, which must be able to process very large amounts of data and, thus, the large number of variations in the data determination of the map structure 4.9 from the basic maps 5.1 and their correction structures 5.2 taking into account the target values Z and abort criteria can be performed.

Es kommen somit nur solche Optimierungsalgorithmen in Frage, die mehrere 10.000 Strukturparameter in kurzer Zeit verarbeiten können.Thus, only those optimization algorithms come into question that can process several 10,000 structural parameters in a short time.

Da die notwendige Rechenzeit bei dem erfindungsgemäßen Kalibrierungs- und Optimierungsprozess K mit dem herkömmlichen Optimierungsalgorithmus Abbildung2.3 der2 exponentiell ansteigen würde, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, innerhalb des Optimierungsvorganges zur Eingangsparametrierung einen zusätzlichen Optimierer gemäß Abbildung8.1 mit hoher lokaler Konvergenz zum Einsatz zu bringen.Since the necessary computing time in the inventive calibration and optimization process K with the conventional optimization algorithm Figure 2.3 of the 2 would increase exponentially, it is proposed according to the invention, within the optimization process for input parameterization an additional optimizer as shown 8.1 with high local convergence.

Nach der Ermittlung einer genügend hohen Anzahl von optimierten Parameterdatensätzen gemäß Abbildung8.2 mittels des Optimierers8.1 mit lokaler Konvergenz wird zum Abschluss des Optimierungsvorganges mittels eines weiteren „globalen” Optimierers8.3 ein globaler Optimierungslauf gestartet, wodurch das gewünschte globale Optimum der Parameter des Parameterdatensatz ermittelt wird.After determining a sufficiently high number of optimized parameter data sets as shown in the figure 8.2 by means of the optimizer 8.1 With local convergence, the optimization process ends with another "global" optimizer 8.3 a global optimization run is started, which determines the desired global optimum of the parameters of the parameter record.

Bei der lokalen Optimierung nimmt der Nutzer eine Parametrierung mit wenigen Parametrierungs-Durchläufen vor, so dass schnell mit hoher Wahrscheinlichkeit nur ein lokales Optimum gefunden wird. Bei der globalen Optimierung nimmt der Nutzer eine Parametrierung mit vielen Parametrierungs-Durchläufen vor, so dass langsam mit hoher Wahrscheinlichkeit ein globales Optimum gefunden wird. Das Auffinden des globalen Optimums mit sehr vielen Parametrierungs-Durchläufen ist jedoch sehr zeitintensiv und somit wenig praktikabel.In the case of local optimization, the user performs a parameterization with few parameterization passes, so that with high probability only a local optimum is found. In the global optimization, the user performs a parameterization with many parameterization runs, so that slowly with high Probability a global optimum is found. However, finding the global optimum with very many parameterization runs is very time-consuming and thus not very practical.

Deshalb wird die erfindungsgemäße Vorgehensweise vorgeschlagen, die darin besteht, dass einem global optimal parametrierten Optimierer8.3 lokal „voroptimierte” Startwerte mittels des Optimierers8.1 mit lokaler Konvergenz zur Verfügung gestellt werden, wodurch in vorteilhafter Weise durch die kombinierte Anwendung der beiden Optimierer8.1,8.3 schneller das globale Optimum der zu parametrierenden Daten gefunden wird. In vorteilhafter Weise steigt mit dieser Vorgehensweise die Wahrscheinlichkeit mit vielen lokal voroptimierten Daten, zeitoptimiert den gewünschten global optimierten Parameterdatensatz zu generieren.Therefore, the procedure according to the invention is proposed, which consists in providing a globally optimally configured optimizer 8.3 locally "pre-optimized" starting values by means of the optimizer 8.1 be provided with local convergence, thereby advantageously by the combined application of the two optimizers 8.1 . 8.3 the global optimum of the data to be parameterized is found faster. Advantageously, with this procedure, the probability increases with many locally pre-optimized data to generate the desired globally optimized parameter data set in a time-optimized manner.

Der so ermittelte Parameterdatensatz führt schließlich zu einem optimierten Motorsteuergeräte-Datensatz8.4 auf der Basis des erfindungsgemäßen Optimierungsvorganges mittels der beiden Optimierungsalgorithmen gemäß Abbildung8.1 und8.3.The parameter data set determined in this way finally leads to an optimized engine control unit data record 8.4 on the basis of the optimization process according to the invention by means of the two optimization algorithms according to the illustration 8.1 and 8.3 ,

Der erfindungsgemäße Kalibrierungs- und Optimierungsprozess K wird somit gegenüber dem herkömmlichen Kalibrierungs- und Optimierungsprozess K an verschiedenen Stellen geändert, wodurch ein optimierter Motorsteuergeräte-Datensatz schrittweise ausgehend von dem herkömmlichen optimierten Motorsteuergeräte-Datensatz Abbildung2.5 über den verbesserten optimierten Motorsteuergeräte-Datensatz Abbildung7.6, bis hin zu dem noch weiter verbesserten Steuergeräte-Datensatz8.4 erstellt werden kann.The calibration and optimization process K according to the invention is thus changed at different locations compared with the conventional calibration and optimization process K, as a result of which an optimized engine control unit data record is obtained stepwise from the conventional optimized engine control unit data record 2.5 about the improved optimized engine control unit data record Figure 7.6 , to the still further improved ECU dataset 8.4 can be created.

Der schrittweise optimierte Motorsteuergeräte-Datensatz8.4, der das globale Optimum der Daten des Parameterdatensatzes darstellt, wird schließlich unter Ausbildung der Motorsteuergeräte-Funktionsarchitektur7.2 gemäß7 im Motorsteuergerät MSG abgelegt.The step-by-step optimized engine control unit dataset 8.4 , which represents the global optimum of the data of the parameter data set, eventually becomes the engine controller functional architecture 7.2 according to 7 stored in the engine control unit MSG.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

Fig. 1

K

Kalibrierungs- und Optimierungsprozess

Abbildung 1.1

Fahrzeugrollenprüfstand P

Abbildung 1.2

dreidimensionales Motorsimulationsmodell S

Abbildung 1.3

Fahrzyklus F

Abbildung 1.4

Motorsimulationsumgebung U

Abbildung 1.5

Grundkennfeld G

Abbildung 1.6

Bauteiländerung und Funktionsanpassung

Fig. 2

Abbildung 2.1

Fahrzyklus F

Abbildung 2.2

Zielwerte Z

Abbildung 2.3

Optimierer

Abbildung 2.4

optimierte Zielwerte

Abbildung 2.5

optimierter Motorsteuergeräte-Datensatz

Fig. 3

F

Fahrzyklus F

1, 2, 3, 4, 5

Einspritzmuster

PI1

erste Voreinspritzung

PI2

zweite Voreinspritzung

POI3

Nacheinspritzung

t

Zeit

T

Temperatur

Tmot

Motortemperatur

v

Geschwindigkeit

I

Kennlinie (durchgehend) Motortemperatur Tmot

II

Kennlinie (gestrichelt)Einspritzmuster1,2,3,4,5

III

Kennlinie (gepunktet) Geschwindigkeit v

Fig. 4

U'

Motorsimulationsumgebung

Abbildung 4.1

Fahrzyklus F

Abbildung 4.2

Motorkennfeld/Steller-Sollwerte

Abbildung 4.3

dynamisches Modell der Steller-Sollwerte des Motors

Abbildung 4.4

Modellierung der Regelabweichung

Abbildung 4.5

temperturabhängiges Emissionsmodell/Verbrauchsmodell

Abbildung 4.6

Modellierung des Temperatureinflusses/Motortemperatur Tmot

Abbildung 4.7

kumulierte Zykluswerte

Abbildung 4.8

Optimierungsprozess des kumulierten Zielwertes Z mittels eines Optimierers

Abbildung 4.9

Kennfeldstruktur

Fig. 5

MSG

Motorsteuergerät

Abbildung 5.1

Grundkennfelder G

Abbildung 5.2

Korrekturstruktur (Korrekturfelder, Korrekturkennlinien)

Cor0

erster Korrekturwert

Cor1

zweiter Korrekturwert

Cor2

dritter Korrekturwert

Cor3

vierter Korrekturwert

Fig. 6

Abbildung 6.1

Grundkennfelder G in Abhängigkeit der Motortemperatur Tmot während des Betriebsmodus PI1, PI2, POI3

Abbildung 6.2

Grundkennfelder G in Abhängigkeit der Motortemperatur Tmot während des Betriebsmodus PI1, POI3

Abbildung 6.3

Grundkennfelder G in Abhängigkeit der Motortemperatur Tmot während des Betriebsmodus PI1, PI2

Fig. 7

Abbildung 7.1

Fahrzyklus F

Abbildung 7.2

Motorsteuergeräte-Funktionsarchitektur

Abbildung 7.3

Motorsimulationsumgebung U'gemäß4

Abbildung 7.4

Optimierungsprozess eines Zielwertes Z mittels eines Optimierers

Abbildung 7.5

optimierte Zielwerte

Abbildung 7.6

optimierter Motorsteuergeräte-Datensatz auf Basis der Motorsimulationsumgebung U'

Fig. 8

Abbildung 8.1

„lokaler” Optimierer für lokalen Datensatz

Abbildung 8.2

Optimierte Datensätze

Abbildung 8.3

„globaler” Optimierer für den globalen Datensatz

Abbildung 8.4

optimierter Motorsteuergeräte-Datensatz auf der Basis der Motorsimulationsumgebung U' und nach einem Optimierungsvorgang mittels lokalem und globalem Optimierer8.1 und8.3

Fig. 1

K

Calibration and optimization process

Figure 1.1

Vehicle roller test bench P

Figure 1.2

three-dimensional engine simulation model S

Figure 1.3

Driving cycle F

Figure 1.4

Engine simulation environment U

Figure 1.5

Basic map G

Figure 1.6

Component change and function adjustment

Fig. 2

Figure 2.1

Driving cycle F

Figure 2.2

Target values Z

Figure 2.3

optimizer

Figure 2.4

optimized target values

Figure 2.5

optimized engine control unit data record

Fig. 3

F

Driving cycle F

1, 2, 3, 4, 5

Injection pattern

PI1

first pilot injection

PI2

second pilot injection

PoI3

injection

t

Time

T

temperature

tmot

engine temperature

v

speed

I

Characteristic (continuous) Motor temperature Tmot

II

Characteristic (dashed)Injection pattern 1 . 2 . 3 . 4 . 5

III

Characteristic (dotted) Speed v

Fig. 4

U '

Engine Simulation Environment

Figure 4.1

Driving cycle F

Figure 4.2

Engine map / controller setpoints

Figure 4.3

dynamic model of the actuator setpoints of the motor

Figure 4.4

Modeling the control deviation

Figure 4.5

temperature-dependent emission model / consumption model

Figure 4.6

Modeling of the temperature influence / engine temperature Tmot

Figure 4.7

cumulative cycle values

Figure 4.8

Optimization process of the cumulative target value Z by means of an optimizer

Figure 4.9

Map structure

Fig. 5

MSG

Engine control unit

Figure 5.1

Basic characteristics G

Figure 5.2

Correction structure (correction fields, correction characteristics)

COR0

first correction value

cor1

second correction value

Cor2

third correction value

cor3

fourth correction value

Fig. 6

Figure 6.1

Basic maps G as a function of the engine temperature Tmot during the operating mode PI1, PI2, POI3

Figure 6.2

Basic maps G as a function of the engine temperature Tmot during the operating mode PI1, POI3

Figure 6.3

Basic maps G as a function of the engine temperature Tmot during the operating mode PI1, PI2

Fig. 7

Figure 7.1

Driving cycle F

Figure 7.2

Engine control unit function architecture

Figure 7.3

Motor simulation environment U 'according to 4

Figure 7.4

Optimization process of a target value Z by means of an optimizer

Figure 7.5

optimized target values

Figure 7.6

optimized engine control unit data record based on the engine simulation environment U '

Fig. 8

Figure 8.1

"Local" optimizer for local record

Figure 8.2

Optimized records

Figure 8.3

"Global" optimizer for the global record

Figure 8.4

optimized engine control unit data record on the basis of the engine simulation environment U 'and after an optimization process using a local and global optimizer 8.1 and 8.3

Claims (13)

Translated fromGerman

Verfahren zur optimalen Parametrierung von komplexen Bauteilen und zugehörigen komplexen Funktionsstrukturen, insbesondere von Verbrennungsmotoren und Hybridantrieben und deren zugehörigen Funktionsstrukturen, bei dem mindestens ein Zielwert (Z) innerhalb eines Kalibrierungs- und Optimierungsprozesses (K) schrittweise parametriert wird, indem • a) für einen Fahrzyklus (F) ein Messdatensatz auf einem Prüfstand (P) erfasst wird, und • b) ein multi-dimensionales Motorsimulationsmodell (S) auf der Basis des auf dem Prüfstand (P) ermittelten Messdatensatzes und daraus ein Parameterdatensatz erstellt wird,dadurch gekennzeichnet, dass • c) der Parameterdatensatz des Fahrzyklusses (F) mit Hilfe einer erweiterten Motorsimulationsumgebung (U') optimiert und mindestens ein optimaler Zielwert (Z) ermittelt wird, wonach • d) der optimierte Parameterdatensatz unter Berücksichtigung des optimalen Zielwertes (Z) automatisch in einen optimierten Motorsteuergeräte-Datensatz (7.6) für ein Motorsteuergerät (MSG) des Verbrennungsmotors und Hybridantriebs überführt wird.Method for the optimal parameterization of complex components and associated complex functional structures, in particular of internal combustion engines and hybrid drives and their associated functional structures, in which at least one target value (Z) within a calibration and optimization process (K) is parameterized step by step by: a) for a drive cycle (F) a measured data record is recorded on a test stand (P), and b) a multi-dimensional engine simulation model (S) is created on the basis of the test data record determined on the test bench (P) and from this a parameter data record,characterized in that c) the parameter data set of the driving cycle (F) is optimized by means of an extended engine simulation environment (U ') and at least one optimum target value (Z) is determined, after which • d) the optimized parameter data record automatically takes into account an optimized engine control unit taking into account the optimum target value (Z) -Record ( 7.6 ) for an engine control unit (MSG) of the internal combustion engine and hybrid drive is transferred.Verfahren nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, dass in der erweiterten Motorsimulationsumgebung (U') bei dem Ermitteln des mindestens einen optimalen Zielwertes (Z) für den in c) optimierten Parameterdatensatz des Fahrzyklusses (F), • mindestens ein Motorparameter und/oder • mindestens ein Umgebungsparameter und/oder • mindestens ein Betriebsstrategieparameter (1,2,3,4,5) in mindestens einem dynamischen Model (4.3) sowie anschließend in einem Emissionsmodell (4.5) und/oder einem Verbrauchs-Modell berücksichtigt wird/werden und der mindestens eine optimale Zielwert (Z) mittels mindestens eines Optimierungsalgorithmus (8.1;8.3) optimiert und ermittelt wird.A method according to claim 1,characterized in that in the extended engine simulation environment (U ') in determining the at least one optimal target value (Z) for the optimized in c) parameter data set of the driving cycle (F), • at least one motor parameter and / or • at least an environmental parameter and / or at least one operating strategy parameter ( 1 . 2 . 3 . 4 . 5 ) in at least one dynamic model ( 4.3 ) and subsequently in an emission model ( 4.5 ) and / or a consumption model is taken into account and / or the at least one optimal target value (Z) by means of at least one optimization algorithm ( 8.1 ; 8.3 ) is optimized and determined.Verfahren nach Anspruch 2,dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der erweiterten Motorsimulationsumgebung (U') mindestens ein Motorparameter als Simulationsparameter des Parameterdatensatzes, insbesondere eines Turbolader-Aufladesystems und/oder eines Einspritzsystem und/oder einer Raildruckstrecke und/oder eines Abgasrückführsystem und/oder eines Hoch- und Niederdruck-Abgasrückführungssytems und/oder eines Klappensystems und/oder eines Hybridsystems berücksichtigt wird/werden.A method according to claim 2,characterized in that within the extended engine simulation environment (U ') at least one engine parameter as a simulation parameter of the parameter data set, in particular a turbocharger charging system and / or an injection system and / or a rail pressure line and / or an exhaust gas recirculation system and / or a high - And low-pressure Abgasrückführungssytems and / or a flap system and / or a hybrid system is / are considered.Verfahren nach Anspruch 2,dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der Motorsimulationsumgebung (U') mindestens ein Umgebungsparameter als Simulationsparameter des Parameterdatensatzes, insbesondere ein Umgebungsdruck und/oder eine Ansaugtemperatur berücksichtigt wird/werden.A method according to claim 2,characterized in that within the engine simulation environment (U ') at least one environmental parameter as a simulation parameter of the parameter data set, in particular an ambient pressure and / or an intake temperature is taken into account / are.Verfahren nach Anspruch 2 und 3,dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der erweiterten Motorsimulationsumgebung (U') mindestens ein Betriebsstrategieparameter als Simulationsparameter des Parameterdatensatzes, insbesondere unterschiedliche Einspritzmustern (1,2,3,4,5) des Einspritzsystems und/oder Abgasrückführmodi des Abgasrückführsystems berücksichtigt werden.Method according to claim 2 and 3,characterized in that within the extended engine simulation environment (U ') at least one operating strategy parameter as simulation parameter of the parameter data set, in particular different injection patterns ( 1 . 2 . 3 . 4 . 5 ) of the injection system and / or exhaust gas recirculation modes of the exhaust gas recirculation system are taken into account.Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 5,dadurch gekennzeichnet, dass für die Simulationsparameter in einem zugehörigen Motorkennfeld (4.2) Steller-Sollwerte gebildet werden, die als Eingangsgrößen für das dynamisches Modell (4.3) dienen, wobei innerhalb des dynamischen Modells (4.3) eine Regelabweichung (4.4) gegenüber einem Steller-Istwert über der Zeit (t) modelliert wird, wobei die derart modellierten Simulationsparameter des Parameterdatensatzes als Eingangsgrößen für die Modelle zur Zielwertermittlung des optimalen Zielwertes (Z), insbesondere für das Emissionsmodell (4.5) und/oder das Verbrauchs-Modell dienen.Method according to at least one of the preceding claims 2 to 5,characterized in that for the simulation parameters in one associated engine map ( 4.2 ) Setpoint values which are used as input variables for the dynamic model ( 4.3 ), where within the dynamic model ( 4.3 ) a control deviation ( 4.4 ) is modeled over time (t) relative to a controller actual value, the simulation parameters of the parameter data set thus modeled being used as input variables for the models for determining the target value of the optimum target value (Z), in particular for the emission model ( 4.5 ) and / or the consumption model.Verfahren nach Anspruch 6,dadurch gekennzeichnet, dass die innerhalb des dynamischen Modells (4.3) modellierten Simulationsparameter in das Emissionsmodell (4.5) und/oder das Verbrauchs-Modell als Eingangsgrößen eingehen, wonach aus den modellierten Simulationsparametern des Parameterdatensatzes über den Fahrzyklus (F) mindestens ein integrierter zeitaufgelöster kumulierter optimaler Zielwert (Z), insbesondere ein Emissions-Zielwert und/oder ein Verbrauchs-Zielwert gebildet wird.Method according to claim 6,characterized in that within the dynamic model ( 4.3 ) modeled simulation parameters into the emission model ( 4.5 ) and / or consume the consumption model as input variables, according to which at least one integrated time-resolved accumulated optimum target value (Z), in particular an emission target value and / or a consumption target value, is formed from the modeled simulation parameters of the parameter data record via the drive cycle (F) ,Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 2 bis 7,dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der erweiterten Motorsimulationsumgebung (U') bei der Optimierung des Fahrzyklusses (F) automatisch für die jeweiligen Simulationsparameter des Parameterdatensatzes nach mindestens einem der Ansprüche 3 bis 5, mittels des mindestens einen Optimierungsalgorithmus (8.1,8.3) eine Kennfeldstruktur (4.9) mit dem optimierten Parameterdatensatz versehen wird.Method according to at least one of claims 2 to 7,characterized in that within the extended engine simulation environment (U ') in the optimization of the driving cycle (F) automatically for the respective simulation parameters of the parameter data set according to at least one of claims 3 to 5, by means of at least one Optimization algorithm ( 8.1 . 8.3 ) a map structure ( 4.9 ) is provided with the optimized parameter data set.Verfahren nach Anspruch 8,dadurch gekennzeichnet, dass zur Optimierung des Parameterdatensatzes des Fahrzyklusses (F) und zur Ermittlung des mindestens einen Zielwertes (Z) ein Optimierungsalgorithmus (8.1) mit lokaler Konvergenz und ein globaler Optimierungsalgorithmus (8.3) in Kombination eingesetzt werden.A method according to claim 8,characterized in that for optimizing the parameter data set of the Fahrzyklusses (F) and for determining the at least one target value (Z) an optimization algorithm ( 8.1 ) with local convergence and a global optimization algorithm ( 8.3 ) are used in combination.Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren in einem Datenverarbeitungssystem durchgeführt wird.Method according to one of the preceding claims,characterized in that the method is carried out in a data processing system.Datenverarbeitungssystem, ausgebildet zum Erfassen von Messdaten und zur Berechnung und Optimierung von Parameterdaten, insbesondere von Motorparametern, Umgebungsparametern und Betriebsstrategieparametern eines Verbrennungsmotors und Hybridantriebes,dadurch gekennzeichnet, dass das Datenverarbeitungssystem zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10 eingerichtet ist.Data processing system, configured for acquiring measured data and for calculating and optimizing parameter data, in particular engine parameters, environmental parameters and operating strategy parameters of an internal combustion engine and hybrid drive,characterized in that the data processing system is adapted to carry out a method according to one of claims 1 to 10.Computerprogrammprodukt, mit Programmcode-Mitteln, die auf einem Computerlesbaren Datenträger, um ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10 durchzuführen, wenn das Programm auf einem Datenverarbeitungssystem, insbesondere einem Computer ausgeführt wird.A computer program product, comprising program code means, on a computer-readable medium for carrying out a method according to any one of claims 1 to 10, when the program is executed on a data processing system, in particular a computer.Motorsteuergerät (MSG) mit einer Kennfeldstruktur (4.9), die mit einem optimierten Parameterdatensatz (7.6,8.4) versehen ist, der in einem Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10 optimiert ist.Engine control unit (MSG) with a map structure ( 4.9 ) with an optimized parameter data set ( 7.6 . 8.4 ), which is optimized in a method according to at least one of claims 1 to 10.

Images