DE102004033845A1

DE102004033845A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit Abgasrückführung

Info

Publication number: DE102004033845A1
Application number: DE102004033845A
Authority: DE
Inventors: Ernst Wild; Michael Drung; Rainer Hild
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2004-07-13
Filing date: 2004-07-13
Publication date: 2006-02-09
Also published as: US7146268B2; FR2873162A1; CN100465420C; US20060011178A1; CN1721676A; FR2873162B1

Abstract

Es werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine (1) mit Abgasrückführung vorgeschlagen, die die Einsparung eines Umgebungsdrucksensors ermöglichen. Dabei wird ein Saugrohrdruck und ein Umgebungsdruck modelliert. Der Saugrohrdruck wird abhängig vom modellierten Umgebungsdruck modelliert. Der Saugrohrdruck wird außerdem gemessen. Der modellierte Saugrohrdruck wird mit dem gemessenen Saugrohrdruck verglichen. In Abhängigkeit des Vergleichsergebnisses wird der modellierte Umgebungsdruck adaptiert. Die Adaption des modellierten Umgebungsdruckes wird nur bei inaktiver Abgasrückführung durchgeführt.

Description

Die Erfindung geht von einem Verfahren und von einer Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit Abgasrückführung nach der Gattung der unabhängigen Ansprüche aus.

Aus der WO 96/32579 ist ein Verfahren zum modellgestützten Bestimmen der in die Zylinder einer Brennkraftmaschine einströmenden Luftmasse bekannt. Die tatsächlich in den Zylinder einströmende Luftmasse wird mit Hilfe eines Saugrohrfüllungsmodells berechnet, das aus den Eingangsgrößen Drosselklappenöffnungswinkel, Umgebungsdruck und Parametern, die die Ventilsteuerung repräsentieren, eine Lastgröße liefert, auf deren Grundlage die Einspritzzeit bestimmt wird. Bei dem genannten Verfahren wird sowohl der Saugrohrdruck als auch der Umgebungsdruck modelliert.

Aus der DE 198 44 086 A1 ist eine Vorrichtung zum Steuern einer Brennkraftmaschine bekannt. Die Brennkraftmaschine 1 hat mindestens einen Zylinder, einen Ansaugtrakt und eine Tankentlüftungseinrichtung, die mit dem Ansaugtrakt kommuniziert. Ein dynamisches Modell der Brennkraftmaschine zum Berechnen des Saugrohrdruckes und/oder eines Massenstroms in den Zylinder der Brennkraftmaschine ist vorgesehen. Das Modell hängt insbesondere vom Massenstrom durch eine Drosselklappe und von einem aus einer internen Abgasrückführung resultierenden Massenstrom ab. Dabei wird der Saugrohrdruck abhängig von diesen beiden Größen modelliert.

Weiterhin sind auch bereits Brennkraftmaschinen mit externer Abgasrückführung hinlänglich bekannt. Wenn im Folgenden von Abgasrückführung die Rede ist, dann ist die externe Abgasrückführung gemeint.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit Abgasrückführung mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche haben demgegenüber den Vorteil, dass ein Saugrohrdruck und ein Umgebungsdruck modelliert werden, dass der Saugrohrdruck abhängig vom modellierten Umgebungsdruck modelliert wird, dass der Saugrohrdruck außerdem gemessen wird, dass der modellierte Saugrohrdruck mit dem gemessenen Saugrohrdruck verglichen wird und dass in Abhängigkeit des Vergleichsergebnisses der modellierte Umgebungsdruck adaptiert wird, wobei die Adaption des modellierten Umgebungsdruckes nur bei inaktiver Abgasrückführung durchgeführt wird. Auf diese Weise lässt sich ein Umgebungsdrucksensor zur Messung des Umgebungsdruckes einsparen und dennoch ein weitestgehend exakter Wert für den Umgebungsdruck modellieren. Der modellierte Umgebungsdruck entspricht dann etwa dem tatsächlichen Umgebungsdruck. Mit einem solchermaßen zuverlässig modellierten Umgebungsdruck lässt sich die Brennkraftmaschine präzise und fehlerfrei steuern. Störende Einflüsse der Abgasrückführung auf die Adaption des modellierten Umgebungsdruckes werden dabei verhindert.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Verfahrens möglich.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Saugrohrdruck außerdem abhängig von einem Luftmassenstrom über ein Stellglied, vorzugsweise eine Drosselklappe, in einer Luftzufuhr der Brennkraftmaschine modelliert wird, wenn der modellierte Saugrohrdruck mit dem gemessenen Saugrohrdruck verglichen wird und wenn in Abhängigkeit des Vergleichs ein Leckageluftmassenstrom über dem Stellglied in der Luftzufuhr adaptiert wird. Auf diese Weise lässt sich für die Ansteuerung des Stellgliedes in der Luftzufuhr eine Leckage des Stellgliedes berücksichtigen, die sich ergibt, weil das Stellglied nicht dicht schließt. Die Adaption des Leckageluftmassenstroms erfolgt dabei mit Hilfe des modellierten Saugrohrdruckes, der wiederum abhängig von dem modellierten Umgebungsdruck modelliert wird, so dass für die Adaption des Leckageluftmassenstroms über dem Stellglied in der Luftzufuhr kein Umgebungsdrucksensor erforderlich ist.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Adaption des Leckageluftmassenstroms über dem Stellglied in der Luftzufuhr nur bei einer inaktiven Abgasrückführung durchgeführt wird. Auf diese Weise wird verhindert, dass sich bei der Adaption des Leckageluftmassenstroms über dem Stellglied in der Luftzufuhr Fehler aufgrund einer nicht durchgeführten Adaption der Abgasrückführung oder aufgrund einer fehlerhaften Adaption der Abgasrückführung ergeben.

Vorteilhaft ist weiterhin, wenn für den Fall, in dem der adaptierte Leckageluftmassenstrom über das Stellglied in der Luftzufuhr außerhalb eines ersten vorgegebenen Bereichs liegt, ein Fehler erkannt wird. Auf diese Weise kann ein unerwünscht hoher Leckageluftmassenstrom über das Stellglied in der Luftzufuhr erkannt und eine Fehlermaßnahme, beispielsweise ein Notlauf der Brennkraftmaschine oder in letzter Konsequenz ein Abschalten der Brennkraftmaschine durchgeführt werden.

Ein weiterer Vorteil ergibt sich, wenn der Saugrohrdruck außerdem abhängig von einem Luftmassenstrom über ein Stellglied, vorzugsweise ein Abgasrückführventil, in einer Abgasrückführleitung der Brennkraftmaschine modelliert wird, wenn der modellierte Saugrohrdruck mit dem gemessenen Saugrohrdruck verglichen wird und wenn in Abhängigkeit des Vergleichs ein Leckagemassenstrom über dem Stellglied in der Abgasrückführleitung adaptiert wird. Auf diese Weise lässt sich für die Ansteuerung des Stellgliedes in der Abgasrückführleitung eine Leckage des Stellgliedes berücksichtigen, die sich ergibt, weil das Stellglied nicht dicht schließt oder aufgrund der Ablagerung von festen Abgasbestandteilen, wie z. B. Ruß. Die Adaption des Leckagemassenstroms über dem Stellglied in der Abgasrückführleitung erfolgt dabei mit Hilfe des modellierten Saugrohrdruckes, der wiederum abhängig von dem modellierten Umgebungsdruck modelliert wird, so dass für die Adaption des Leckagemassenstroms über dem Stellglied in der Abgasrückführleitung kein Umgebungsdrucksensor erforderlich ist.

Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn die Adaption des Leckagemassenstroms über das Stellglied in der Abgasrückführleitung nur nach vorheriger Adaption des Leckageluftmassenstroms über dem Stellglied in der Luftzufuhr durchgeführt wird. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass die Adaption des Leckagemassenstroms über das Stellglied in der Abgasrückführleitung nicht durch einen nicht oder fehlerhaft adaptierten Leckageluftmassenstrom über dem Stellglied in der Luftzufuhr verfälscht wird.

Ein besonderer Vorteil ergibt sich, wenn für den Fall, in dem der adaptierte Leckagemassenstrom über das Stellglied in der Abgasrückführleitung außerhalb eines vorgegebenen Bereichs liegt, ein Fehler erkannt wird. Auf diese Weise kann ein unerwünscht hoher Leckagemassenstrom über das Stellglied in der Abgasrückführleitung erkannt und eine Fehlermaßnahme, beispielsweise ein Notlauf der Brennkraftmaschine oder in letzter Konsequenz ein Abschalten der Brennkraftmaschine durchgeführt werden.

Vorteilhaft ist weiterhin, wenn die Abgasrückführung bei Volllast oder nach Ablauf einer vorgegebenen Zeit abgeschaltet wird und dass anschließend der modellierte Umgebungsdruck adaptiert wird. Auf diese Weise lässt sich die Adaption des modellierten Umgebungsdruckes in einem Betriebsbereich der Brennkraftmaschine, nämlich dem Volllastbetriebsbereich, durchführen, in dem die Abgasrückführung sowieso abgeschaltet ist, so dass für die Adaption des modellierten Umgebungsdruckes der normale Betrieb der Brennkraftmaschine nicht verlassen werden muss. Sollte sich ein solcher Betriebszustand der Brennkraftmaschine nicht ergeben, so kann die Adaption des modellierten Umgebungsdruckes immer noch vorzugsweise in regelmäßigen Abständen dadurch erfolgen, dass nach Ablauf der vorgegebenen Zeit seit Beginn der Aktivierung der Abgasrückführung die Abgasrückführung abgeschaltet wird und anschließend der modellierte Umgebungsdruck adaptiert wird. Nach Beendigung der Adaption des modellieren Umgebungsdruckes kann dann die Abgasrückführung wieder aktiviert werden, sofern nicht zwischenzeitlich ein Volllastbetriebszustand vorliegt.

Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen 1 eine schematische Ansicht einer Brennkraftmaschine mit Abgasrückführung, 2 ein Funktionsdiagramm zur Veranschaulichung des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung, 3 ein Funktionsdiagramm zur Veranschaulichung einer Adaption gemäß des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung und 4 einen zeitlichen Ablauf für verschiedene Adaptionen beim Betrieb der Brennkraftmaschine, wobei 4a) ein zeitliches Diagramm einer Aktivierung einer Adaption für die Drosselklappe, 4b) ein zeitliches Diagramm für eine Auswahl einer Füllungserfassung auf der Basis eines gemessenen oder eines modellierten Saugrohrdruckes, 4c) ein zeitliches Diagramm einer Aktivierung einer Abgasrückführung und einer Adaption der Abgasrückführung und 4d) ein zeitliches Diagramm für eine Aktivierung einer Adaption eines modellierten Umgebungsdruckes zeigt.
5 kennzeichnet ein Funktionsdiagramm zur Adaption eines Leckageluftmassenstroms über einer Drosselklappe und 6 zeigt ein Funktionsdiagramm zur Adaption eines Leckagemassenstroms über einem Abgasrückführventil.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
In 1 kennzeichnet 1 eine Brennkraftmaschine, die beispielsweise ein Fahrzeug antreibt. Die Brennkraftmaschine 1 kann beispielsweise als Ottomotor oder als Dieselmotor ausgebildet sein. Im Folgenden wird beispielhaft angenommen, dass die Brennkraftmaschine 1 als Ottomotor ausgebildet ist. Der Ottomotor 1 umfasst mindestens einen Zylinder 75, dem über eine Luftzufuhr 15 Frischluft zugeführt wird. Die Strömungsrichtung der Frischluft in der Luftzufuhr 15 ist in 1 durch einen Pfeil gekennzeichnet. In der Luftzufuhr 15 ist ein Stellglied 5 angeordnet, mit dem ein Luftmassenstrom zum Zylinder 75 beeinflusst werden kann. Im Folgenden soll beispielhaft angenommen werden, dass das Stellglied 5 als Drosselklappe ausgebildet ist. Die Drosselklappe 5 wird von einer Motorsteuerung 30 zur Einstellung eines vorgegebenen Öffnungsgrades angesteuert. Dabei kann der Öffnungsgrad der Drosselklappe 5 zur Einstellung eines vorgegebenen Luftmassenstrom in dem Fachmann bekannter Weise vorgegeben werden. Der vorgegebene Luftmassenstrom kann in Abhängigkeit einer einzustellenden Ausgangsgröße der Brennkraftmaschine, beispielsweise eines einzustellenden Drehmomentes oder einer einzustellenden Leistung in dem Fachmann bekannter Weise gebildet werden. Dabei kann die Ausgangsgröße der Brennkraftmaschine 1 beispielsweise in Abhängigkeit einer Anforderung des Fahrers des Fahrzeugs oder einer weiteren Fahrzeugfunktion, wie beispielsweise einem Antiblockiersystem, einer Antriebschlupfregelung, einer Fahrdynamikregelung, usw. in dem Fachmann bekannter Weise vorgegeben werden. Die Anforderung, die Ausgangsgröße der Brennkraftmaschine durch den Fahrer kann beispielsweise durch Betätigung eines in 1 nicht dargestellten Fahrpedals erfolgen, das mit der Motorsteuerung 30 in Verbindung steht. Der Teil der Luftzufuhr 15 stromabwärts der Drosselklappe 5 wird auch als Saugrohr bezeichnet und ist in 1 mit dem Bezugszeichen 25 gekennzeichnet. Im Saugrohr 25 ist ein Saugrohrdrucksensor 45 angeordnet, der den Saugrohrdruck ps kontinuierlich oder regelmäßig misst und das Messergebnis an die Motorsteuerung 30 weiterleitet. Über ein in 1 nicht dargestelltes Einlassventil wird die Frischluft einem Brennraum des Zylinders 75 zugeführt. Über ein Einspritzventil 60 wird Kraftstoff in den Brennraum des Zylinders 75 direkt eingespritzt. Dabei wird das Einspritzventil 60 von der Motorsteuerung 30 angesteuert, beispielsweise zur Einhaltung eines vorgegebenen Luft-/Kraftstoffgemischverhältnisses. Die Einspritzung von Kraftstoff kann auch in das Saugrohr 25 oder in die Luftzufuhr 15 stromauf der Drosselklappe 5 erfolgen. Durch eine Zündkerze 65 wird das im Brennraum des Zylinders 75 befindliche Luft-/Kraftstoffgemisch gezündet. Dabei kann die Zündkerze 65 zur Realisierung eines geeigneten Zündzeitpunktes ebenfalls von der Motorsteuerung 30 angesteuert werden. Der Zündzeitpunkt kann beispielsweise so vorgegeben werden, dass eine Reserve für die Ausgangsgröße der Brennkraftmaschine 1 realisiert wird, beispielsweise eine Momentenreserve für das Aufheizen eines in 1 nicht dargestellten Katalysators in einem Abgasstrang 70 der Brennkraftmaschine 1. Das bei der Verbrennung des Luft-/Kraftstoffgemisches im Brennraum des Zylinders 75 entstehende Abgas wird über ein in 1 nicht dargestelltes Auslassventil in den Abgasstrang 70 ausgestoßen. Der Abgasstrang 70 ist mit dem Saugrohr 25 über eine Abgasrückführleitung 20 verbunden. In der Abgasrückführleitung 20 ist ein Abgasrückführventil 10 angeordnet, dass ebenfalls von der Motorsteuerung 30 zur Einstellung einer gewünschten Abgasrückführrate angesteuert werden kann. Die Strömungsrichtung des Abgases in der Abgasrückführleitung 20 ist in 1 durch einen Pfeil gekennzeichnet, genauso wie die Strömungsrichtung des Abgases im Abgasstrang 70. Weitere Komponenten der Brennkraftmaschine, wie beispielsweise eine Lambdasonde im Abgasstrang 70 zur Erfassung des Sauerstoffgehaltes im Abgas oder ein Katalysator sind in 1 der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt und für die Funktionsweise der Erfindung nicht entscheidend. In 1 ist der Druck stromauf der Drosselklappe 5 in der Luftzufuhr 15 mit pu gekennzeichnet und entspricht etwa dem Umgebungsdruck. Entsprechend ist in 1 die Temperatur stromauf der Drosselklappe 5 in der Luftzufuhr mit Tu gekennzeichnet und wird auch als Ansauglufttemperatur bezeichnet. Die Ansauglufttemperatur Tu entspricht dabei etwa der Umgebungslufttemperatur und ist die Temperatur der Ansaugluft im Bereich der Drosselklappe 5. Im Abgasstrang 70 herrscht eine Abgastemperatur T_A und ein Abgasgegendruck, der etwa dem Umgebungsdruck pu entspricht, weil der Druckabfall über den in 1 nicht dargestellten Katalysator im Abgasstrang 70 im Vergleich zum Umgebungsdruck pu als vernachlässigbar angenommen wird.
In 2 ist ein Funktionsdiagramm für eine Modellierungseinheit 35 dargestellt, die software- und/oder hardwaremäßig in der Motorsteuerung 30 implementiert sein kann. In der Modellierungseinheit 35 ist eine Saugrohrdruckmodellierungseinheit 40 vorgesehen, die den Saugrohrdruck modelliert und an ihrem Ausgang den modellierten Saugrohrdruck psmod zur Verfügung stellt. Weiterhin umfasst die Modellierungseinheit 35 eine Drosselklappenmassenstromermittlungseinheit 80, die einen Massenstrom msdk über der Drosselklappe 5 modelliert und an ihrem Ausgang abgibt. Der modellierte Massenstrom msdk über der Drosselklappe 5 am Ausgang der Drosselklappenmassenstromermittlungseinheit 80 wird der Saugrohrdruckmodellierungseinheit 40 als Eingangsgröße zugeführt. Ferner umfasst die Modellierungseinheit 35 eine Abgasrückführmassenstromermittlungseinheit 85, die einen Massenstrom msagr über dem Abgasrückführventil 10 modelliert und an ihrem Ausgang abgibt. Dabei wird der modellierte Massenstrom msagr über dem Abgasrückführventil 10 am Ausgang der Abgasrückführmassenstromermittlungseinheit 85 der Saugrohrdruckmodellierungseinheit 40 als weitere Eingangsgröße zugeführt. Aus diesen beiden Eingangsgrößen modelliert die Saugrohrdruckmodellierungseinheit 40 den Saugrohrdruck psmod in einer beispielsweise aus der DE 198 44 086 A1 bekannten Weise, wobei zur Modellierung des Saugrohrdruckes in der Saugrohrdruckmodellierungseinheit 40 noch weitere Eingangsgrößen wie aus der DE 198 44 086 A1 bekannt verwendet werden können, beispielsweise ein Massenstrom an einem in 1 nicht dargestellten Tankentlüftungsventil. Der aus der Druckschrift DE 198 44 086 A1 bekannte resultierende Massenstrom m ._AGR bezieht sich zwar auf interne Abgasrückführung und ist dort in Gleichung (F10) angegeben. Für die im vorliegenden Fall erforderliche externe Abgasrückführung lässt sich jedoch die Gleichung (F10) der DE 198 44 086 A1 analog anwenden, wenn statt des Strömungsquerschnitts A_EV an dem Einlassventil der Strömungsquerschnitt des Abgasrückführventils 10 und wenn anstelle der Durchflussfunktion ψAG an dem Einlassventil die Durchflussfunktion am Abgasrückführventil 10 verwendet wird. Der Abgasdruck p_AG in Gleichung (F10) der DE 198 44 086 A1 entspricht im vorliegenden Fall etwa den Umgebungsdruck pu wie in 1 dargestellt und die in der DE 198 44 086 A1 mit T_AG gekennzeichnete Abgastemperatur ist im vorliegenden Fall die Temperatur T_A gemäß 1. Mit der so modifizierten Gleichung (F10) der DE 198 44 086 A1 lässt sich dann der externe Abgasmassenstrom msagr in der Abgasrückführungsmassenstromermittlungseinheit 85 modellieren. Dabei ist der Strömungsquerschnitt des Abgasrückführventils 10 und die Durchflussfunktion am Abgasrückführventil 10 in der Motorsteuerung 30 bekannt, wohingegen die Abgastemperatur T_A in dem Fachmann bekannter Weise aus anderen Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine 1 modelliert werden kann oder mit Hilfe eines in 1 nicht dargestellten Temperatursensors im Abgasstrang 70 gemessen werden kann. Für den Abgasdruck, der im vorliegenden Fall etwa dem Umgebungsdruck pu entspricht, kann ein adaptierter modellierter Umgebungsdruck pumod verwendet werden, wobei die Modellierung des Umgebungsdruckes an sich beispielsweise aus der WO 96/32579 bekannt ist.
Die Modellierung des Massenstromes msdk über der Drosselklappe 5 durch die Drosselklappenmassenstromermittlungseinheit 80 erfolgt in analoger Weise und ist ebenfalls in der DE 198 44 086 A1 insbesondere anhand der dortigen Gleichung (F5) beschrieben, wobei dort der Umgebungsdruck mit p₀ und die Temperatur im Bereich der Drosselklappe 5 mit T_L,0 bezeichnet ist, wohingegen im vorliegenden Fall der Umgebungsdruck mit pu und die Temperatur im Bereich der Drosselklappe 5 mit Tu bezeichnet sind. Dabei sind in der Motorsteuerung 30 die für die Modellierung des Luftmassenstroms msdk über die Drosselklappe 5 benötigten Größen gemäß der Gleichung (F5) der DE 198 44 086 A1 , wie der Strömungsquerschnitt A_DK an der Drosselklappe 5 und die Durchflussfunktion ψ_DK für die Drosselklappe 5 abgelegt und somit vorbekannt. Die Ansauglufttemperatur Tu im Bereich der Drosselklappe 5 kann in dem Fachmann bekannter Weise modelliert oder mittels eines in 1 nicht dargestellten Temperatursensors in der Luftzufuhr 15 im Bereich der Drosselklappe 5 gemessen werden. Für den Umgebungsdruck kann wiederum der adaptierte modellierte Umgebungsdruck pumod verwendet werden. Die für die Ermittlung des Luftmassenstroms msdk über der Drosselklappe 5 benötigten Größen sind der Drosselklappenmassenstromermittlungseinheit 80 zugeführt, genauso wie die für die Ermittlung des Abgasmassenstroms msagr über dem Abgasrückführventil 10 erforderlichen Größen dem Abgasrückführmassenstromermittlungseinheit 85 zugeführt sind. Der Übersichtlichkeit halber ist in 2 jedoch lediglich der adaptierte modellierte Umgebungsdruck pumod als Eingangsgröße der Drosselklappenmassenstromermittlungseinheit 80 und der Abgasrückführmassenstromermittlungseinheit 85 dargestellt, weil es im folgenden besonders um die Bildung des adaptierten modellierten Umgebungsdruckes pumod geht. Die Modellierungseinheit 35 umfasst ein Adaptionsmodul 105 für den Umgebungsdruck, dem einerseits der modellierte Saugrohrdruck pumod und andererseits der gemessene Saugrohrdruck ps zugeführt sind.
In 3 ist der Aufbau des Adaptionsmoduls 105 in Form eines Funktionsdiagramms näher dargestellt. Dabei umfasst das Adaptionsmodul 105 ein erstes Subtraktionsglied 50, in dem von dem mittels des Saugrohrdrucksensors 45 gemessenen Saugrohrdruck ps der von der Saugrohrdruckmodellierungseinheit 40 modellierte Saugrohrdruck psmod abgezogen wird. Auf diese Weise ergibt sich am Ausgang des ersten Subtraktionsgliedes 50 eine Differenz Δ = ps – psmod. Das erste Subtraktionsglied 50 stellt somit eine Vergleichseinheit dar, in der der gemessene Saugrohrdruck ps mit dem modellierten Saugrohrdruck psmod verglichen wird und das Vergleichsergebnis in Form der Differenz Δ wird an eine Adaptionseinheit 55 des Adaptionsmoduls 105 als Eingangsgröße weitergeleitet. Die Adaptionseinheit 55 kann beispielsweise in Form eines ersten Integrators ausgebildet sein und integriert die Differenz Δ in eine Adaptionsgröße pumoda. Die Adaptionsgröße pumoda wird in einem Additionsglied 115 des Adaptionsmoduls 105 mit einem in dem Fachmann bekannter Weise modellierten Wert für den Umgebungsdruck puM addiert, um am Ausgang des Additionsgliedes 115 den adaptierten modellierten Umgebungsdruck pumod zu bilden, der dann gemäß 2 der Drosselklappenstromermittlungseinheit 80 zur Ermittlung des Luftmassenstroms msdk über der Drosselklappe 5 in der beschriebenen Weise und der Abgasrückführmassenstromermittlungseinheit 85 zur Ermittlung des Abgasmassenstroms msagr über dem Abgasrückführventil 10 in der beschriebenen Weise zugeführt wird. Anstelle der Addition des modellierten Wertes für den Umgebungsdruck puM mit der Adaptionsgröße pumoda im Additionsglied 115 kann auch die Adaptionseinheit 55 als erster Integrator mit dem modellierten Wert für den Umgebungsdruck puM initialisiert sein. Die Modellierung des Umgebungsdruckes zur Bildung des Wertes puM ist dabei aus der WO 96/32579 bekannt und kann beispielsweise in Abhängigkeit von Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine erfolgen.
Durch das Adaptionsmodul 105 mit dem ersten Integrator 55 und die Rückkopplung des adaptierten modellierten Umgebungsdruckes pumod insbesondere über die Drosselklappenmassenstromermittlungseinheit 80 auf die Saugrohrdruckmodellierungseinheit 40 wird ein Regelkreis realisiert, bei dem die Adaption des modellierten Umgebungsdruckes dann abgeschlossen ist, wenn die Differenz Δ minimal, vorzugsweise gleich Null ist. Der dann vorliegende adaptierte modellierte Umgebungsdruck pumod entspricht etwa dem tatsächlichen Umgebungsdruck. Die Verwendung eines Umgebungsdrucksensors kann somit entfallen.
Die Modellierungseinheit 35 umfasst weiterhin eine Drosselklappenadaptionseinheit 90, der ebenfalls der modellierte Saugrohrdruck psmod und der gemessene Saugrohrdruck ps zugeführt sind. 5 zeigt anhand eines Funktionsdiagramms die Funktionsweise der Drosselklappenadaptionseinheit 90. Dabei wird der modellierte Saugrohrdruck psmod in einem zweiten Subtraktionsglied 120 vom gemessenen Saugrohrdruck ps subtrahiert, um eine Differenz Δdk = ps – psmod zu bilden. Diese Differenz Δdk wird einen zweiten Integrator 125 als Eingangsgröße zugeführt und von diesem zur Ausgangsgröße msdkleck aufintegriert. Der Ausgang des zweiten Integrators 125 entspricht somit einem Leckageluftmassenstrom über der Drosselklappe 5 und wird der Drosselklappenmassenstromermittlungseinheit 80 als Eingangsgröße zugeführt. Dabei wird dieser Leckageluftmassenstrom msdkleck zu dem gemäß der Gleichung (F5) der DE 198 44 086 A1 ermittelten Luftmassenstrom über der Drosselklappe 5 hinzuaddiert, um den Luftmassenstrom msdk am Ausgang der Drosselklappenmassenstromermittlungseinheit 80 zu bilden, d. h. der Luftmassenstrom msdk über der Drosselklappe 5 am Ausgang der Drosselklappenmassenstromermittlungseinheit 80 ist mit Hilfe des Leckluftmassenstroms msdkleck adaptiert. Somit wird auch mit Hilfe der Drosselklappenadaptionseinheit 90 und der Rückkopplung des Leckluftmassenstroms msdkleck über der Drosselklappe 5 ein Regelkreis realisiert, bei dem die Differenz Δdk am Ausgang des zweiten Subtraktionsgliedes 120 durch Bildung eines entsprechenden Wertes für den Leckluftmassenstroms msdkleck minimiert, vorzugsweise zu Null gemacht wird. Durch die so erfolgte Adaption des Leckluftmassenstroms msdkleck werden Undichtheiten der Drosselklappe 5 berücksichtigt, die zu dem unerwünschten Leckluftmassenstrom msdkleck führen. Mit Hilfe des auf diese Weise gebildeten Luftmassenstrom msdk über der Drosselklappe 5 lässt sich somit die Brennkraftmaschine 1 präziser steuern, weil der Leckluftmassenstrom msdkleck über der Drosselklappe 5 berücksichtigt wird.
Weiterhin umfasst die Modellierungseinheit 35 eine Abgasrückführadaptionseinheit 95, der ebenfalls der modellierte Saugrohrdruck psmod und der gemessene Saugrohrdruck ps zugeführt sind. In 6 ist ein Funktionsdiagramm dargestellt, das die Funktionsweise der Abgasrückführadaptionseinheit 95 näher erläutert. Dabei umfasst die Abgasrückführadaptionseinheit 95 ein drittes Subtraktionsglied 130, in dem vom gemessenen Saugrohrdruck ps der modellierte Saugrohrdruck psmod subtrahiert wird, um am Ausgang des dritten Subtraktionsgliedes 130 die Differenz Δagr zu bilden. Diese Differenz Δagr wird eingangsseitig einen dritten Integrator 135 zugeführt, der die Differenz Δagr zu einem adaptierten Leckagemassenstrom msagrleck über dem Abgasrückführventil 10 aufintegriert. Der auf diese Weise adaptierte Leckagemassenstrom msagrleck über dem Abgasrückführventil 10 wird der Abgasrückführmassenstromermittlungseinheit 85 zugeführt und dort zu dem gemäß Gleichung (F10) der DE 198 44 086 A1 ermittelten Wert für den Abgasmassenstrom über das Abgasrückführventil 10 addiert, um den Abgasmassenstrom msagr am Ausgang der Abgasrückführmassenstromermittlungseinheit 85 zu bilden. Dabei wird auch die durch die Abgasrückführadaptionseinheit 95 und die Rückführung des adaptierten Leckagemassenstroms msagrleck gebildete Regelschleife zur Minimierung der Differenz Δagr am Ausgang des dritten Subtraktionsgliedes 30, vorzugsweise zur Nullsetzung dieser Differenz Δagr durch Adaption eines geeigneten Leckagemassenstroms msagrleck über das Abgasrückführventil 10 mittels des dritten Integrators 135 genutzt. Somit wird durch den Abgasmassenstrom msagr über das Abgasrückführventil 10 am Ausgang der Abgasrückführmassenstromermittlungseinheit 85 der adaptierte Leckagemassenstrom msagrleck über das Abgasrückführventil 10 berücksichtigt, der sich beispielsweise aufgrund von Undichtheiten oder Schmutzablagerungen im Bereich des Abgasrückführventils 10 ergibt. Mittels eines solchermaßen um den adaptierten Leckagemassenstrom msagrleck korrigierten Abgasmassenstroms msagr über das Abgasrückführventil 10 lässt sich die Brennkraftmaschine 1 ebenfalls präzise und fehlerfrei steuern.
Weiterhin wird der modellierte Saugrohrdruck psmod und der gemessene Saugrohrdruck ps einer Füllungsermittlungseinheit 110 zugeführt, die die mit dem modellierten Saugrohrdruck psmod bzw. mit dem gemessenen Saugrohrdruck ps verknüpfte Füllung des Brennraums des Zylinders 75 abhängig von weiteren Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine 1, wie beispielsweise der Motordrehzahl, berechnet. Die Motordrehzahl kann dabei beispielsweise von einem in 1 nicht dargestellten Drehzahlsensor im Bereich des Zylinders 75 ermittelt werden und der Messwert an die Motorsteuerung 30 weitergeleitet werden. Die berechnete Füllung wird dann an weitere Funktionsblöcke der Motorsteuerung 30 in dem Fachmann bekannter Weise weitergeleitet und ist in 2 mit rl bezeichnet. Weiterhin umfasst die Modellierungseinheit 35 eine Steuerung 100, die verschiedene Funktionsblöcke der Modellierungseinheit 35 aktivieren oder deaktivieren kann. So kann die Steuerung 100 die Abgasrückführmassenstromermittlungseinheit 85, die Drosselklappenadaptionseinheit 90, die Abgasrückführadaptionseinheit 95 und das Adaptionsmodul 105 aktivieren oder deaktivieren und außerdem kann die Steuerung 100 die Füllungsermittlungseinheit 110 zur Auswahl des gemessenen Saugrohrdrucks ps oder des modellierten Saugrohrdrucks psmod zur Ermittlung der Füllung rl ansteuern. Die Steuerstrategie der Steuerung 100 ist dabei beispielhaft anhand verschiedener Diagramme gemäß den 4a), 4b), 4c) und 4d) veranschaulicht.
Das Zeitdiagramm gemäß 4a) zeigt, für welche Zeitpunkte seit dem Start der Brennkraftmaschine 1 bei einem Zeitpunkt t = 0 eine Adaption des Leckageluftmassenstroms msdkleck durchgeführt wird. Die 4c) zeigt anhand eines zeitlichen Diagramms, zu welchen Zeitpunkten seit dem Start der Brennkraftmaschine 1 zum Zeitpunkt t = 0 die Abgasrückführung aktiv ist, d. h. das Abgasrückführventil 10 von der Motorsteuerung 30 so angesteuert wird, dass es einen Öffnungsgrad aufweist, der von einer vollständig geschlossenen Stellung des Abgasrückführventils 10 verschieden ist und zu welchen Zeitpunkten die Adaption des Leckagemassenstrom msagrleck über das Abgasrückführventil 10 aktiv ist. Die 4d) zeigt mittels eines zeitlichen Diagramms, zu welchen Zeitpunkten seit dem Start der Brennkraftmaschine 1 zum Zeitpunkt t = 0 die Bildung des adaptierten modellierten Umgebungsdruckes pumod aktiv ist. Die 4b) zeigt, zu welchen Zeitpunkten seit dem Start der Brennkraftmaschine 1 zum Zeitpunkt t = 0 die Ermittlung der Füllung durch die Füllungsermittlungseinheit 110 auf der Basis des gemessenen Saugrohrdruckes ps und zu welchen Zeitpunkten die Ermittlung der Füllung rl durch die Füllungsermittlungseinheit 110 auf der Basis des modellierten Saugrohrdruckes psmod erfolgt. Dabei ist es gemäß dem Beispiel nach 4d) vorgesehen, dass unmittelbar beim Start der Brennkraftmaschine 1 zum Zeitpunkt t = 0 bis zu einem ersten Zeitpunkt t₁ die Bildung des adaptierten modellierten Umgebungsdruckes pumod durch das Adaptionsmodul 105 aktiv ist. Zum ersten Zeitpunkt t₁ ist diese Adaption abgeschlossen und wird damit zum ersten Zeitputnkt t₁ beendet. Mit Beendigung der Bildung des adaptierten modellierten Umgebungsdruckes pumod zum ersten Zeitpunkt t₁ wird gemäß 4a) die Adaption des Leckageluftmassenstroms msdkleck mittels der Drosselklappenadaptionseinheit 90 aktiviert und bleibt bis zu einem nachfolgenden zweiten Zeitpunkt t₂ aktiv. Zum zweiten Zeitpunkt t₂ ist die Adaption des Leckageluftmassenstroms msdkleck abgeschlossen, d. h. die Differenz Δdk ist zum Zeitpunkt t₂ = 0 oder minimal geworden, so dass zum zweiten Zeitpunkt t₂ die Adaption des Leckageluftmassenstrom msdkleck beendet werden kann. Solange die Adaption des Leckageluftmassenstroms msdkleck aktiv ist, erfolgt gemäß 4b) die Ermittlung der Füllung rl durch die Füllungsermittlungseinheit 110 auf der Grundlage des gemessenen Saugrohrdruckes ps. Zu den übrigen Zeiten erfolgt die Ermittlung der Füllung rl durch die Füllungsermittlungseinheit 110 auf der Basis des modellierten Saugrohrdruckes psmod. Mit dem Ende der Adaption des Leckageluftmassenstroms msdkleck zum zweiten Zeitpunkt t₂ wird die Abgasrückführung durch Öffnung des Abgasrückführventils 10 aus dem vollständig geschlossenen Zustand aktiviert. Gleichzeitig wird die Adaption des Leckagemassenstroms msagrleck über das Abgasrückführventils mittels der Abgasrückführadaptionseinheit 95 aktiviert. Die Abgasrückführung und die Adaption des Leckagemassenstroms msagrleck bleiben dabei bis zu einem nachfolgenden dritten Zeitpunkt t₃ aktiv, zu dem die Differenz Δagr zu Null oder minimal geworden ist. Zum dritten Zeitpunkt t₃ kann deshalb wie in 4c) dargestellt die Adaption des Leckagemassenstroms msagrleck und auch die Abgasrückführung durch vollständiges Schließen des Abgasrückführventils 10 deaktiviert werden. Mit dieser Deaktivierung der Abgasrückführung und der Adaption des Leckagemassenstroms msagrleck zum dritten Zeitpunkt t₃ wird wiederum gemäß 4d) die Bildung des adaptierten modellierten Umgebungsdruckes pumod aktiviert. Diese ist zu einem nachfolgenden vierten Zeitpunkt t₄ abgeschlossen, d. h. das zum vierten Zeitpunkt t₄ wie auch zum ersten Zeitpunkt t₁ die Differenz Δ zu Null oder minimal geworden ist. Deshalb kann zum vierten Zeitpunkt t₄ die Bildung des adaptierten modellierten Umgebungsdruckes deaktiviert werden, woraufhin zum vierten Zeitpunkt t₄ wiederum die Abgasrückführung durch Öffnen des Abgasrückführventils 10 aktiviert wird, genauso wie die Adaption des Leckagemassenstroms msagrleck. Zu einem nachfolgenden fünften Zeitpunkt t₅ ist die Adaption des Leckagemassenstroms msagrleck wieder beendet, weil die Differenz Δagr zu Null oder minimal geworden ist, so dass zum fünften Zeitpunkt t₅ die Abgasrückführung und die Adaption des Leckagemassenstroms msagrleck wieder deaktiviert werden kann und eine erneute Aktivierung der Bildung des adaptierten modellierten Umgebungsdruckes pumod erfolgen kann. Die Adaption des modellierten Umgebungsdruckes ist zu einem nachfolgenden Zeitpunkt t₆ abgeschlossen, weil die Differenz Δ zu Null oder minimal geworden ist, so dass zu diesem sechsten Zeitpunkt t₆ die Bildung des adaptierten modellieren Umgebungsdruckes wieder deaktiviert und die Abgasrückführung sowie die Adaption des Leckagemassenstroms msagrleck wieder aktiviert werden. In den Zeiten, in denen die Adaptionen des Leckageluftmassenstroms msdkleck, des Leckagemassenstroms msagrleck und/oder die Bildung des adaptierten modellierten Umgebungsdruckes pumod deaktiviert sind, wird für die Modellierung des Saugrohrdruckes jeweils der zuletzt ermittelte, vor der erstmaligen Adaption bzw. Bildung jeweils ein voreingestellter Wert verwendet.
Entscheidendes Merkmal für das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung ist es, dass die Bildung des adaptierten modellierten Umgebungsdruckes pumod nur dann erfolgt, wenn die Abgasrückführung deaktiviert ist und damit auch die Adaption des Leckagemassenstroms msagrleck deaktiviert ist. Eine Adaption des Leckagemassenstroms msagrleck bei deaktivierter Abgasrückführung macht im übrigen keinen Sinn. Der Grund für die Aktivierung der Bildung des adaptierten modellierten Umge bungsdruckes pumod nur dann, wenn die Abgasrückführung und damit auch die Adaption des Leckagemassenstroms msagrleck inaktiv sind, liegt darin, dass die Adaption des Leckagemassenstroms msagrleck insbesondere in dynamischen Betriebszuständen der Brennkraftmaschine 1, beispielsweise bei Beschleunigungs- oder Verzögerungsvorgängen nicht stabil ist, d. h. nicht vollständig einschwingt wie die Erfinder erkannt haben. Würde man daher bei aktiver Abgasrückführung, d. h. bei geöffnetem Abgasrückführventil 10 den modellierten Umgebungsdruck adaptieren, so würde bei dieser Adaption auch die fehlerhafte Adaption des Leckagemassenstroms msagrleck kompensiert, so dass der gebildete Wert für den adaptierten modellierten Umgebungsdruck pumod vom tatsächlichen Wert für den Umgebungsdruck in unerwünschter Weise abweichen könnte. Eine Verfälschung der Bildung des adaptierten modellierten Umgebungsdruckes pumod kann auch aufgrund einer noch nicht abgeschlossenen Adaption des Leckagemassenstroms msagrleck erfolgen, so dass auch aus diesem Grunde die Bildung des adaptierten modellierten Umgebungsdruckes pumod nur dann durchgeführt wird, wenn die Adaption des Leckagemassenstroms msagrleck deaktiviert ist.
Weiterhin ist es vorteilhaft, die Bildung des adaptierten modellierten Umgebungsdruckes pumod nur dann zu aktiveren, wenn die Adaption des Leckageluftmassenstroms msdkleck deaktiviert ist, um zu verhindern, dass ein noch nicht adaptierter Leckageluftmassenstrom msdkleck oder ein fehlerhaft adaptierter Leckageluftmassenstrom msdkleck die Bildung des adaptierten modellierten Umgebungsdruckes pumod ebenfalls verfälscht.
Auch für die Adaption des Leckagemassenstroms msagrleck über das Abgasrückführventil 10 gilt, dass diese in vorteilhafter Weise nur dann durchgeführt wird, wenn sowohl die Bildung des adaptierten modellierten Umgebungsdruckes pumod als auch die Adaption des Leckageluftmassenstroms msdkleck über die Drosselklappe 5 deaktiviert ist, um im Falle einer fehlerhaften oder noch nicht abgeschlossenen Adaption des modellierten Umgebungsdruckes bzw. einer fehlerhaften oder noch nicht abgeschlossenen Adaption des Leckageluftmassenstroms msdkleck eine Verfälschung der Adaption des Leckagemassenstroms msagrleck zu verhindern.
Es kann weiterhin optional vorgesehen sein, dass für den Fall, in dem der adaptierte Leckageluftmassenstrom msdkleck über die Drosselklappe 5 außerhalb eines ersten vorgegebenen Bereichs liegt, ein Fehler erkannt wird. Der erste vorgegebene Bereich kann dabei beispielsweise durch einen Leckageluftmassenstrom msdkleck unterhalb eines ersten vorgegebenen Schwellwertes definiert sein, wobei dieser erste vorgegebene Schwellwert für den adaptierten Leckageluftmassenstrom msdkleck in der Motorsteuerung 30 abgelegt und vorbekannt sein kann. Der erste vorgegebene Schwellwert für den adaptieren Leckluftmassenstrom msdkleck kann beispielsweise auf einem Prüfstand geeignet appliziert werden, damit anhand des ersten vorgegebenen Schwellwertes für den adaptierten Leckageluftmassenstrom msdkleck zuverlässig zwischen adaptierten Leckageluftmassenströmen msdkleck die sich beispielsweise aufgrund von Herstellungstoleranzen der Drosselklappe 5 ergeben und daher zugelassen werden sollen, und solchen adaptieren Leckageluftmassenströmen msdkleck, die sich beispielsweise aufgrund von Verschmutzungen im Bereich der Drosselklappe 5 ergeben, so dass die Drosselklappe 5 nicht mehr vollständig schließen kann und daher undicht ist, zuverlässig unterschieden werden kann. Der erkannte Fehler für adaptierte Leckageluftmassenströme msdkleck oberhalb des ersten vorgegebenen Schwellwertes kann dann zu einer Notlaufmaßnahme führen, bei der die Leistung der Brennkraftmaschine 1 reduziert oder in letzter Konsequenz abgeschaltet wird.
In entsprechender Weise kann es für den Fall, in dem der adaptierte Leckagemassenstrom msagrleck über das Abgasrückführventil 10 außerhalb eines zweiten vorgegebenen Bereichs liegt, ein Fehler erkannt wird. Dabei kann der zweite vorgegebene Bereich durch einen zweiten vorgegebenen Schwellwert definiert sein, der ebenfalls in der Motorsteuerung 30 abgelegt und vorgegeben ist. Der zweite vorgegebene Bereich für den adaptieren Leckagemassenstrom msagrleck liegt dabei unterhalb des zweiten vorgegebenen Schwellwertes. Der zweite vorgegebene Schwellwert kann dabei ebenfalls beispielsweise auf einem Prüfstand geeignet appliziert werden, damit zuverlässig unterschieden werden kann zwischen Leckagemassenströmen msagrleck, die sich aufgrund von Herstellungstoleranzen des Abgasrückführventils ergeben und unterhalb des zweiten vorgegebenen Schwellwertes liegen sollen, und solchen adaptierten Leckagemassenströmen msagrleck, die sich beispielsweise aufgrund von Verschmutzungen im Bereich des Abgasrückfuhrventils 10 ergeben, so dass das Abgasrückführventil 10 nicht mehr vollständig schließen kann und auf diese Weise undicht ist, so dass sich adaptierte Leckagemassenströme msagrleck oberhalb des zweiten vorgegebenen Schwellwertes ergeben. Wird auf diese Weise ein Fehler erkannt, weil der adaptierte Leckagemassenstrom msagrleck oberhalb des zweiten vorgegebenen Schwellwertes liegt, so kann eine Notlaufmaßnahme der Brennkraftmaschine 1, beispielsweise durch Reduktion oder in letzter Konsequenz durch Abschalten der Leistung der Brennkraftmaschine 1 eingeleitet werden.
Wie aus den 4a) und 4c) erkennbar, findet die Adaption des Leckagemassenstroms msagrleck über das Abgasrückführventil 10 nur nach vorheriger Adaption des Leckageluftmassenstroms msdkleck über der Drosselklappe 5 statt, so dass bei der Adaption des Leckagemassenstroms msagrleck keine Fehler aufgrund einer noch nicht erfolgten Adaption des Leckageluftmassenstrom msdkleck resultieren. Dabei wird natürlich auch der Leckageluftmassenstrom msdkleck nur bei inaktiver Abgasrückführung und inaktiver Adaption des Leckagemassenstroms msagrleck durchgeführt, damit umgekehrt bei der Adaption des Leckageluftmassenstroms msdkleck keine Fehler aufgrund einer aktiven Abgasrückführung bzw. einer aktiven Adaption des Leckagemassenstroms msagrleck resultieren.
Für den Fall, dass die Adaption des Leckagemassenstroms msagrleck nicht auf einen konstanten Wert für den adaptierten Leckagemassenstrom msagrleck einschwingt, kann es auch vorgesehen sein, die Adaption des Leckagemassenstroms msagrleck nach Ablauf einer ersten vorgegebenen Zeit seit Aktivierung der Adaption des Leckagemassenstroms msagrleck abzuschalten, um anschließend den modellierten Umgebungsdruck adaptieren zu können. Die erste vorgegebene Zeit kann dabei in der Motorsteuerung 30 abgelegt und so beispielsweise auf einem Prüfstand appliziert sein, dass der dritte Integrator 135 genügend Zeit für eine Reduzierung der Differenz Δagr auf Null oder ein Minimum hat. Für die Vorgabe dieser Zeit kann man sich dabei beispielsweise auch für die zur Adaption des Leckageluftmassenstroms msdkleck erforderliche Zeit t2 – t1 orientieren. Ist nach dieser ersten vorgegebenen Zeit die Differenz Δagr noch nicht Null bzw. noch nicht minimal bzw. der adaptierte Leckagemassenstrom msagrleck noch nicht auf einen konstanten Wert eingeschwungen, so wird nach dieser vorgegebenen Zeit die Abgasrückführung und die Adaption des Leckagemassenstroms msagrleck deaktiviert und die Adaption des modellierten Umgebungsdruckes aktiviert. Die Bildung des adaptierten modellierten Umgebungsdruckes pumod kann auch bei Volllastbetriebszuständen der Brennkraftmaschine 1 aktiviert werden, in denen die Abgasrückführung und damit auch die Adaption des Leckagemassenstroms msagrleck sowieso abgeschaltet ist.
Bei solchen Volllastbetriebszuständen der Brennkraftmaschine 1 ist die Abgasrückführung unerwünscht, weil sie leistungsreduzierend wirkt und wird aus diesen Gründen bei diesen Volllastbetriebszuständen abgeschaltet. Weiterhin kann es auch vorgesehen sein, dass die Adaption des Leckagelufmassenstroms msdkleck nach Ablauf einer zweiten vorgegebenen Zeit seit Aktivierung dieser Adaption zum ersten Zeitpunkt t₁ beendet wird, unabhängig davon, ob die Adaption des Leckageluftmassenstroms msdkleck nach Ablauf dieser zweiten vorgegebenen Zeit eingeschwungen ist, d. h. die Differenz Δdk zu Null oder minimal geworden ist. Dabei kann die zweite vorgegebene Zeit ebenfalls in der Motorsteuerung 30 abgelegt und beispielsweise auf einem Prüfstand so appliziert worden sein, dass in der Regel innerhalb dieser zweiten vorgegebenen Zeit die Adaption des Leckageluftmassenstroms msdkleck einschwingen kann. Durch Vorgabe der zweiten vorgegebenen Zeit wie auch der ersten vorgegebenen Zeit wird sichergestellt, dass die Adaption des Leckageluftmassenstroms msdkleck bzw. des Leckagemassenstroms msagrleck irgendwann auf jeden Fall abgeschlossen wird damit nachfolgende Adaptionen anderer Größen, wie des Leckagemassenstroms msagrleck bzw. des modellierten Umgebungsdruckes durchgeführt werden können. Da die Drosselklappe 5 nicht inaktiv geschaltet werden kann, wird für den Fall, dass nach der zweiten vorgegebenen Zeit die Adaption des Leckageluftmassenstroms msdkleck noch nicht eingeschwungen ist, durch die Adaption des Leckagemassenstroms msagrleck bzw. des modellierten Umgebungsdruckes auch der Leckageluftmassenstrom msdkleck adaptiert, so dass in dieser Hinsicht die Adaption des Leckagemassenstroms msagrleck bzw. des modellierten Umgebungsdruckes fehlerhaft ist, weil der sich ergebende adaptierte Leckagemassenstrom msagrleck nicht dem tatsächlichen Leckagemassenstrom bzw. der adaptierte modellierte Umgebungsdruck nicht den tatsächlichen Umgebungsdruck entspricht. Nach Ablauf der zweiten vorgegebenen Zeit seit Aktivierung der Adaption des Leckageluftmassenstroms msdkleck wird im vorbeschriebenen Fall dann auch die Erfassung der Füllung durch die Füllungsermittlungseinheit 110 nicht mehr auf der Grundlage des gemessenen Saugrohrdruckes ps sondern auf der Grundlage des modellierten Saugrohrdruckes psmod durchgeführt.
Erfindungsgemäß wird also ein Umgebungsdrucksensor ersetzt durch eine Adaption eines modellierten Umgebungsdruckes, die sich auf den Vergleich zwischen dem gemessenen Saugrohrdruck ps und dem modellierten Saugrohrdruck psmod stützt und in regelmäßigen Abständen gemäß den 4c) und 4d) stattfindet. Diese regelmäßigen Abstände werden insbesondere dadurch sichergestellt, dass die Abgasrückführung und die Adaption des Leckagemassenstroms msagrleck jeweils nach Ablauf der ersten vorgegebenen Zeit seit Aktivierung der Abgasrückführung bzw. der Adaption des Leckagemassenstroms msagrleck beendet wird, unabhängig davon, ob die Adaption des Leckagemassenstroms msagrleck eingeschwungen ist oder nicht. Mit dem Deaktivieren der Abgasrückführung bzw. der Adaption des Leckagemassenstroms msagrleck nach jeweiligem Ablauf der ersten vorgegebenen Zeit wird dann jeweils die Adaption des modellierten Umgebungsdruckes aktiviert. Durch die regelmäßige Adaption des modellierten Umgebungsdruckes kann ausgeschlossen werden, dass beispielsweise bei einer Bergfahrt der tatsächliche Umgebungsdruck sich vom adaptierten modellierten Umgebungsdruck pumod zu weit entfernt und dadurch der modellierte Saugrohrdruck psmod und damit die Erfassung der Füllung durch die Füllungsermittlungseinheit 110 fehlerhaft wird.
Bisher wurde vereinfachend angenommen, dass der Abgasgegendruck etwa dem Umgebungsdruck pu entspricht, wobei man den Druckabfall über den Abgasstrang 70, insbesondere einen dort angeordneten Katalysator vernachlässigt hat. Die beschriebenen Adaptionen des Leckagemassenstroms msagrleck und des modellierten Umgebungsdruckes, sowie die Modellierung des Saugrohrdruckes können noch genauer gemacht werden, wenn der Druckabfall über den Abgasstrang 70, insbesondere über einen dort vorliegenden Katalysator berücksichtigt wird. Dieser Druckabfall kann beispielsweise über einen weiteren Drucksensor ermittelt werden, was jedoch aufwändig ist, oder beispielsweise auf einem Prüfstand für verschiedene Betriebszustände der Brennkraftmaschine 1 appliziert und in der Motorsteuerung 30 abgelegt werden.
Beim Start der Brennkraftmaschine 1 entspricht der gemessene Saugrohrdruck ps etwa dem Umgebungsdruck pu, so dass die Adaption des modellierten Umgebungsdruckes vom Zeitpunkt t = 0 bis zum ersten Zeitpunkt t₁ auch durch Gleichsetzen des adaptierten modellierten Umgebungsdruckes mit gemessenen Saugrohrdruck ps erfolgen kann, so dass für diese Adaption des modellierten Umgebungsdruckes weniger Zeit erforderlich ist als für die nachfolgenden Adaptionen des modellierten Umgebungsdruckes ab dem dritten Zeitpunkt t₃, bei denen die Adaption des modellierten Umgebungsdruckes wie beschrieben anhand von 3 durch eine Regelschleife erfolgen. Wird dann der Leckluftmassenstrom msdkleck wie in 4a) beschrieben ab dem ersten Zeitpunkt t₁ und damit kurz nach dem Start der Brennkraftmaschine 1 adaptiert, so findet diese Adaption auf der Grundlage des mit dem gemessenen Saugrohrdruck ps gleichgesetzten Umgebungsdruckes pu statt. Da sich der Umgebungsdruck pu selbst bei einer Bergfahrt nicht so schnell ändern kann, liegt der Adaption des Leckluftmassenstroms msdkleck vom ersten Zeitpunkt t₁ bis zum zweiten Zeitpunkt t₂ relativ zeitnah zum Start der Brennkraftmaschine 1 ein Wert für den adaptierten modellierten Umgebungsdruck pumod zugrunde, der etwa dem tatsächlichen Umgebungsdruck entsprechen dürfte. Somit wird die Adaption des Leckluftmassenstroms msdkleck nicht durch einen vom tatsächlichen Umgebungs druck wesentlich abweichenden adaptierten modellierten Umgebungsdruck pumod verfälscht.

Claims

Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine (1) mit Abgasrückführung, dadurch gekennzeichnet, dass ein Saugrohrdruck und ein Umgebungsdruck modelliert werden, dass der Saugrohrdruck abhängig vom modellierten Umgebungsdruck modelliert wird, dass der Saugrohrdruck außerdem gemessen wird, dass der modellierte Saugrohrdruck mit dem gemessenen Saugrohrdruck verglichen wird und dass in Abhängigkeit des Vergleichsergebnisses der modellierte Umgebungsdruck adaptiert wird, wobei die Adaption des modellierten Umgebungsdruckes nur bei inaktiver Abgasrückführung durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Saugrohrdruck außerdem abhängig von einem Luftmassenstrom über ein Stellglied (5), vorzugsweise eine Drosselklappe, in einer Luftzufuhr (15) der Brennkraftmaschine (1) modelliert wird, dass der modellierte Saugrohrdruck mit dem gemessenen Saugrohrdruck verglichen wird und dass in Abhängigkeit des Vergleichs ein Leckageluftmassenstrom über dem Stellglied (5) in der Luftzufuhr (15) adaptiert wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Adaption des Leckageluftmassenstroms über dem Stellglied (5) in der Luftzufuhr (15) nur bei einer inaktiven Abgasrückführung durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass für den Fall, in dem der adaptierte Leckluftmassenstrom über das Stellglied (5) in der Luftzufuhr (15) außerhalb eines ersten vorgegebenen Bereichs liegt, ein Fehler erkannt wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Saugrohrdruck außerdem abhängig von einem Luftmassenstrom über ein Stellglied (10), vorzugsweise ein Abgasrückführventil, in einer Abgasrückführleitung (20) der Brennkraftmaschine (1) modelliert wird, dass der modellierte Saugrohrdruck mit dem gemessenen Saugrohrdruck verglichen wird und dass in Abhängigkeit des Vergleichs ein Leckagemassenstrom über dem Stellglied (10) in der Abgasrückführleitung (20) adaptiert wird.
Verfahren nach Anspruch 5, soweit dieser auf einen der Ansprüche 2 bis 4 rückbezogen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Adaption des Leckagemassenstroms über das Stellglied (10) in der Abgasrückführleitung (20) nur nach vorheriger Adaption des Leckageluftmassenstroms über dem Stellglied (5) in der Luftzufuhr (15) durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass für den Fall, in dem der adaptierte Leckagemassenstrom über das Stellglied (10) in der Abgasrückführleitung (20) außerhalb eines zweiten vorgegebenen Bereichs liegt, ein Fehler erkannt wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasrückführung bei Volllast oder nach Ablauf einer vorgegebenen Zeit abgeschaltet wird und dass anschließend der modellierte Umgebungsdruck adaptiert wird.
Vorrichtung (30) zum Betreiben einer Brennkraftmaschine (1) mit Abgasrückführung, dadurch gekennzeichnet, dass eine Modellierungseinheit (35) vorgesehen ist, die einen Saugrohrdruck und einen Umgebungsdruck modelliert, dass die Modellierungseinheit (35) Mittel (40) umfasst, die den Saugrohrdruck abhängig vom modellierten Umgebungsdruck modellieren, dass eine Messeinheit (45) vorgesehen ist, die den Saugrohrdruck misst, dass eine Vergleichseinheit (50) vorgesehen ist, die den modellierten Saugrohrdruck mit dem gemessenen Saugrohrdruck vergleicht, und dass eine Adaptionseinheit (55) vorgesehen ist, die in Abhängigkeit des Vergleichsergebnisses den modellierten Umgebungsdruck adaptiert, wobei die Adaption des modellierten Umgebungsdruckes nur bei inaktiver Abgasrückführung erfolgt.