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An
Brennkraftmaschinen werden zunehmend hohe Anforderungen bezüglich deren
Leistung und Wirkungsgrad gestellt. Gleichzeitig müssen aufgrund
strenger gesetzlicher Vorschriften auch die Schadstoff-Emissionen
gering sein. Zu diesem Zweck ist es bekannt Brennkraftmaschinen
mit einer Vielzahl an Stellgliedern zum Einstellen einer Füllung in
den jeweiligen Brennräumen
der Zylinder der Brennkraftmaschine auszustatten, wobei die Füllung vor
der Verbrennung aus einem Gemisch aus Luft, Kraftstoff und gegebenenfalls
auch Abgasen besteht. So sind zum Beispiel Phasen-Verstelleinrichtungen bekannt,
mittels derer eine Phase zwischen einer Kurbelwelle und einer Nockenwelle
der Brennkraftmaschine verändert
werden kann und somit der jeweilige Beginn und das jeweilige Ende
des Öffnens beziehungsweise
Schließens
der Gaseinlass- und Gasauslassventile verändert werden kann. Darüber hinaus
sind auch Ventilhub-Verstelleinrichtungen bekannt, mittels derer
ein Ventilhub des Gaseinlassventils oder auch eines Gasauslassventils
der Brennkraftmaschine zwischen einem geringen und einem hohen Ventilhub
verstellt werden kann.
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Ferner
sind Brennkraftmaschinen regelmäßig mit
Tankentlüftungsvorrichtungen
ausgestattet, durch die Kraftstoff-Verdunstungsemissionen eines Tanks eines
Fahrzeugs, in dem die Brennkraftmaschine anordenbar ist, in einem
Aktivkohlebehälter zwischengespeichert
werden. In regelmäßigen Abständen wird
mittels eines so genannten Tankentlüftungsventils der Aktivkohlebehälter regeneriert.
Dabei gibt das Tankentlüftungsventil
eine Verbindung zu dem Ansaugtrakt der Brenn kraftmaschine frei.
Der in dem Aktivkohlebehälter
gebundene Kraftstoff kann so in den Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine
einströmen
und in dem jeweiligen Zylinder der Brennkraftmaschine verbrannt
werden. Für
einen präzisen und
auch emissionsarmen Betrieb der Brennkraftmaschine ist ein genaues
Berücksichtigen
dieser so zusätzlich
eingebrachten Kraftstoffmenge wichtig.
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Die
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung
zu schaffen, das bzw. die ein präzises
Ermitteln einer Verzögerungszeitdauer bei
einer Brennkraftmaschine ermöglicht.
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Die
Aufgabe wird gelöst
durch die Merkmale der unabhängigen
Patentansprüche.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
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Die
Erfindung zeichnet sich aus durch ein Verfahren und eine entsprechende
Vorrichtung zum Ermitteln einer Verzögerungszeitdauer bei einer Brennkraftmaschine
mit einem Ansaugtrakt, in dem als Stellglied eine Drosselklappe
angeordnet ist. Der Ansaugtrakt mündet in mindestens einen Einlass mindestens
eines Zylinders. Ferner ist stromabwärts der Drosselklappe mindestens
ein weiteres Stellglied angeordnet ist, mittels dessen eine in den
jeweiligen Zylinder der Brennkraftmaschine strömende Gasmasse variierbar ist.
Ferner ist in dem Ansaugtrakt eine Einlassstelle zum Einleiten eines
Tankentlüftungsstroms
stromabwärts
der Drosselklappe und stromaufwärts
des Einlasses vorgesehen. Die Verzögerungszeitdauer zwischen dem
Einleiten des Tankentlüftungsstroms über die
Einlassstelle in dem Ansaugtrakt bis zu dessen Einleitung in den
jeweiligen Zylinder der Brennkraftmaschine wird ermittelt abhängig von
einem physikalischen Modell, das einen Zusammenhang abbildet zwischen
einer Anzahl an Gasmolekülen,
die sich in einem freien Volumen des Ansaugtraktes stromabwärts der
Drosselklappe und stromaufwärts
des Einlasses in den jeweiligen Zylinder befinden, und der Anzahl
der Gasmoleküle, die
pro Zylindersegmentzeitdauer von dem Ansaugtrakt in den jeweiligen
Zylinder strömen.
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Die
Erfindung nutzt so die Erkenntnis, dass bei Vorhandensein des weiteren
Stellgliedes die Verzögerungszeitdauer
sehr präzise
bestimmbar ist. Das physikalische Modell kann als Eingangsgrößen direkt
die jeweilige Anzahl der Gasmoleküle haben, es kann jedoch auch
entsprechend andere für
die Anzahl der Gasmoleküle
repräsentative
Größen als
Eingangsgrößen haben.
Dies können
z. B. eine Dichte oder ein Gasmassenstrom oder eine Gasmasse sein.
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Unter
einer Zylindersegmentzeitdauer ist diejenige Zeitdauer zu verstehen,
die ein Arbeitsspiel benötigt
dividiert durch die Anzahl der Zylinder der Brennkraftmaschine.
Bei einer Viertaktbrennkraftmaschine mit beispielsweise vier Zylindern
ergibt sich somit die Zylindersegmentzeitdauer aus dem Kehrwert
der halben Drehzahl dividiert durch die Anzahl der Zylinder der
Brennkraftmaschine.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung hängt das physikalische Modell
ab von einem Gasmassenstrom in die Zylinder und einer Gasmasse in
dem Ansaugtrakt, die sich in dem freien Volumen des Ansaugtrakts
befindet. Der Gasmassenstrom in die Zylinder und die Gasmasse in
dem Ansaugtrakt können
sehr einfach und genau bestimmt werden, wenn ein dynamisches Saugrohrmodell
für Steuerungszwecke
der Brennkraftmaschine ohnehin vorhanden ist.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung hängt das
physikalische Modell ab von dem Gasmassenstrom in die Zylinder und einem
Saugrohrdruck in dem Ansaugtrakt. Dies ist besonders einfach, wenn
der Saugrohrdruck ohnehin für
andere Steuerungszwecke erfasst wird.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung hängt das
physikalische Modell ab von einer Stellung des weiteren Stellglieds und
dem Gasmassenstrom in die Zylinder der Brennkraftmaschine. Auf diese
Weise ist das physikalische Modell besonders einfach implementierbar,
insbesondere dann, wenn das weitere Stellglied nur eine geringe
Anzahl verschiedener Stellungen einnehmen kann. In diesem Zusammenhang
ist es besonders vorteilhaft, wenn für jede Stellung des weiteren
Stellglieds ein eigenes Kennfeld vorgesehen ist, aus dem die Verzögerungszeitdauer
abhängig
von dem Gasmassenstrom in die Zylinder der Brennkraftmaschine ermittelt
wird. Unter dem Begriff des Kennfelds wird in diesem Zusammenhang
auch eine Kennlinie verstanden. Derartige Kennfelder können besonders einfach
empirisch ermittelt werden und in einem Datenspeicher abgespeichert
werden.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung hängt das
physikalische Modell ab von der Stellung des weiteren Stellglieds
und dem Saugrohrdruck in dem Ansaugtrakt. So ist das physikalische
Modell besonders einfach implementierbar, insbesondere dann, wenn
der Saugrohrdruck ohnehin für
andere Steuerungszwecke erfasst wird.
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In
diesem Zusammenhang ist es ferner vorteilhaft, wenn für jede Stellung
des weiteren Stellglieds ein eigenes Kennfeld vorgesehen ist, aus
dem die Verzögerungszeitdauer
abhängig
von dem Saugrohrdruck in dem Ansaugtrakt ermittelt wird.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung hängt das
physikalische Modell ab von einer Betriebsart des weiteren Stellglieds und
dem Gasmassenstrom in den jeweiligen Zylinder der Brennkraftmaschine.
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So
kann einfach die Verzögerungszeitdauer präzise ermittelt
werden.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung hängt das
physikalische Modell ab von der Betriebsart des weiteren Stellglieds und
dem Saugrohrdruck in dem Ansaugtrakt. So kann einfach die Verzögerungszeitdauer
präzise
ermittelt werden.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es
zeigen:
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1 eine
Brennkraftmaschine mit einer Steuervorrichtung und
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2 ein
Blockdiagramm von relevanten Teilen der Steuervorrichtung gemäß 1.
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Elemente
gleicher Konstruktion oder Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen
Bezugskennzeichen gekennzeichnet.
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Eine
Brennkraftmaschine (1) umfasst einen Ansaugtrakt 1,
einen Motorblock 2, einen Zylinderkopf 3 und einen
Abgastrakt 4. Der Ansaugtrakt 1 umfasst vorzugsweise
eine Drosselklappe 5, ferner einen Sammler 6 und
ein Saugrohr 7, das hin zu einem Zylinder Z1 über einen
Einlasskanal in den Motorblock 2 geführt ist. Der Motorblock 2 umfasst
ferner eine Kurbelwelle 8, welche über eine Pleuelstange 10 mit
dem Kolben 11 des Zylinders Z1 gekoppelt ist.
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Der
Zylinderkopf 3 umfasst einen Ventiltrieb mit einem Gaseinlassventil 12,
einem Gasauslassventil 13 und Ventilantriebe 14, 15.
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Eine
Nockenwelle ist vorgesehen, die über Nocken
auf das Gaseinlassventil 12 und das Gasauslassventil 13 einwirkt.
Bevorzugt ist jeweils dem Gaseinlassventil 12 und dem Gasauslassventil 13 eine
separate Nockenwelle zugeordnet. Ferner kann eine Ventilhub-Verstelleinrichtung 19 vorgesehen sein,
die derart ausgebildet ist, dass durch sie ein Ventilhub des Gaseinlassventils 12 variierbar
ist. Sie kann beispielsweise so ausgebildet sein, dass sie entweder
einen ersten Nocken zum Einwirken auf einen Stößel des Gaseinlassventils bringen
kann mit der Folge, dass dann das Gaseinlassventil einen niedrigen
Ventilhub durchführt,
oder dass sie einen weiteren Nocken zum Einwirken auf den Stößel des Gaseinlassventils 12 bringen
kann mit der Folge, dass dann das Gaseinlassventil 12 einen
hohen Ventilhub durchführt.
Je nach Ventilhub-Stellung VL ist somit dann ein während eines
Arbeitsspiels des jeweiligen Zylinders Z1 durchgeführter Ventilhub
des Gaseinlassventils 12 unterschiedlich. Die Ventilhub-Verstelleinrichtung 19 kann
auch zum kontinuierlichen Variieren des Ventilhubs des Gaseinlassventils 12 ausgebildet
sein. Dies ermöglicht
eine Betriebsart in der eine Laststeuerung durch Variieren des Ventilhubs
des Gaseinlassventils erfolgt.
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Darüber hinaus
kann auch eine Phasen-Verstelleinrichtung 20 vorgesehen
sein, mittels der ein Kurbelwellenwinkelbereich während eines
Arbeitsspiels des jeweiligen Zylinders, in dem das Gaseinlassventil 12 den
Einlass freigibt, veränderbar
ist. Auf diese Weise kann dann auch eine so genannte Ventilüberschneidung
eingestellt werden, die dadurch gekennzeichnet ist, dass sowohl
das Gaseinlassventil als auch das Gasauslassventil gleichzeitig
den Einlass bzw. Auslass des Zylinders freigeben.
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Der
Zylinderkopf 3 umfasst ferner ein Einspritzventil 22 und
eine Zündkerze 23.
Alternativ kann das Einspritzventil 22 auch in dem Saugrohr 7 angeordnet
sein.
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In
dem Ansaugtrakt 1 oder jeweils in dem Einlass hin zu dem
Zylinder Z1 kann ferner ein Impulsladeventil 25 angeordnet
sein, das je nach seiner Stellung entweder das jeweilige Saugrohr,
in dem es angeordnet ist, oder den jeweiligen Einlass verschließt oder
freigibt. Ein derartiges Impulsladeventil 25 kann dazu
genutzt werden, die Gasfüllung
des Zylinders Z1 zu verbessern. Das Impulsladeventil 25 kann
auch durch entsprechende Variation seiner Ansteuerzeiten zur Lasteinstellung
eingesetzt werden.
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Ferner
kann in dem Ansaugtrakt 1 auch eine Schaltvorrichtung 26 zum
Einstellen einer effektiven Saugrohrlänge vorgesehen sein. Die Schaltvorrichtung
kann so beispielsweise als Schaltklappe ausgebildet sein, durch
die eine Kommunikation zwischen einzelnen Saugrohren, die verschiedenen
Zylindern der Brennkraftmaschine zugeordnet sind, ermöglicht oder
unterbunden wird, oder eine Luftzufuhr über verschiedene Abschnitte
ein und desselben Saugrohres oder verschiedener Saugrohre alternativ
zu ermöglichen.
Eine derartige Schaltvorrichtung kann darüber hinaus auch so ausgebildet
sein, dass sich abhängig von
ihrer Stellung ein freies Volumen in dem Ansaugtrakt 1,
das zum Ansaugen der Luft in den Zylinder 1 zur Verfügung steht,
geändert
werden kann.
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Ferner
umfasst die Brennkraftmaschine eine Tankentlüftungsvorrichtung 28,
die Kraftstoffdämpfe aus
einem Tanksystem der Brennkraftmaschine in einem Speicher zwischenspeichert,
der bevorzugt als Aktivkohlebehälter
ausgebildet ist, und dann den Speicher in geeigneten Betriebssituationen
der Brennkraftmaschine wieder regeneriert. Dazu umfasst die Tankentlüftungsvorrichtung 28 ein
Tankentlüftungsventil 29.
In einer Offenstellung des Tankentlüftungsventils 29 kann
ein mit Kraftstoff angereicherter Tankentlüftungsstrom von der Tankentlüftungsvorrichtung über eine
Einlassstelle 30, die stromabwärts der Drosselklappe 5 in
den Ansaugtrakt 1 mündet,
in den Ansaugtrakt 1 strömen. In einer Schließstellung
des Tankentlüftungsventils 29 strömt kein Tankentlüftungsstrom
in den Ansaugtrakt 1.
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Ferner
ist eine Steuervorrichtung 34 vorgesehen, der Sensoren
zugeordnet sind, die verschiedene Messgrößen erfassen und jeweils den
Wert der Messgröße ermitteln.
Die Steuervorrichtung ermittelt abhängig von mindestens einer der
Messgrößen Stellgrößen, die
dann in ein oder mehrere Stellsignale zum Steuern der Stellglieder
mittels entsprechender Stellantriebe umgesetzt werden. Die Steuervorrichtung 34 kann
auch als Vorrichtung zum Steuern der Brennkraftmaschine bezeichnet
werden.
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Die
Sensoren sind ein Pedalstellungsgeber 36, welcher eine
Fahrpedalstellung eines Fahrpedals 38 erfasst, ein Luftmassensensor 40,
welcher einen Luftmassenstrom stromaufwärts der Drosselklappe 5 erfasst,
ein Drosselklappenstellungssensor 42, welcher einen Öffnungsgrad
THR der Drosselklappe 5 er fasst, ein erster Temperatursensor 44,
welcher eine Ansaugluft-Temperatur T_IM erfasst, ein Saugrohrdrucksensor 46,
welcher einen Saugrohrdruck P_IM in dem Sammler 6 erfasst,
ein Kurbelwellenwinkelsensor 48, welcher einen Kurbelwellenwinkel
erfasst, dem dann eine Drehzahl N zugeordnet wird. Ein zweiter Temperatursensor 50 erfasst
eine Kühlmitteltemperatur.
Ferner ist ein Nockenwellenwinkelsensor 52 vorgesehen,
welcher einen Nockenwellenwinkel erfasst. Falls zwei Nockenwellen
vorhanden sind, ist bevorzugt jeder Nockenwelle ein Nockenwellenwinkelsensor 52 zugeordnet.
Ferner ist bevorzugt eine Abgassonde 54 vorgesehen, welche
einen Restsauerstoffgehalt des Abgases erfasst und deren Messsignal
charakteristisch ist für
das Luft-/Kraftstoff-Verhältnis
in dem Zylinder Z1.
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Je
nach Ausführungsform
der Erfindung kann eine beliebige Untermenge der genannten Sensoren
vorhanden sein oder es können
auch zusätzliche
Sensoren vorhanden sein.
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Die
Stellglieder sind beispielsweise die Drosselklappe 5, die
Gaseinlass- und Gasauslassventile 12, 13, die
Ventilhub-Verstelleinrichtung 19,
die Phasen-Verstelleinrichtung 20, das Einspritzventil 22,
die Zündkerze 23,
das Impuls-Ladeventil 25,
die Schaltvorrichtung 26 zum Einstellen einer effektiven
Saugrohrlänge
oder das Tankentlüftungsventil 29.
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Neben
dem Zylinder Z1 sind bevorzugt auch noch weitere Zylinder Z2 bis
Z4 vorgesehen, denen dann auch entsprechende Stellglieder und ggf.
Sensoren zugeordnet sind.
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In 2 ist
ein Blockdiagramm für
die Erfindung relevanter Blöcke
der Steuervorrichtung 34 dargestellt. Ein Block B1 umfasst
ein Saugrohrfüllungsmodell,
mittels dessen ein Gasmas senstrom MAF_CYL in den Brennraum des jeweiligen
Zylinders Z1 bis Z4 und der Saugrohrdruck P_IM präzise auch
in instationären
Betriebsphasen der Brennkraftmaschine ermittelt werden können. Ein
derartiges Saugrohrfüllungsmodell
ist dem Fachmann beispielsweise aus dem einschlägigen Fachbuch "Handbuch Verbrennungsmotor,
Grundlagen, Komponenten, Systeme, Perspektiven", Richard van Basshuysen/Fred Schäfer, 2.
Auflage 2002, Vieweg & Sohn Verlagsgesellschaft
mbH, Braunschweig/Wiesbaden, Seiten 557-559, bekannt, dessen Inhalt
hiermit diesbezüglich
einbezogen ist. Ferner ist ein derartiges Saugrohrfüllungsmodell
ebenfalls aus der WO 97/35106 A2 bekannt, deren Inhalt hiermit diesbezüglich ebenfalls
einbezogen ist.
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Der
Gasmassenstrom MAF_CYL wird mittels eines abschnittsweise linearen
Ansatzes abhängig von
dem Saugrohrdruck P_IM ermittelt. Die einzelnen Geradenabschnitte
dieses abschnittsweise linearen Ansatzes unterscheiden sich durch
ihren jeweiligen Offset und die jeweilige Geradensteigung. Der jeweilige
Offset und die jeweilige Geradensteigung sind in Kennfeldern abhängig von
einem Umgebungsdruck P_AMB und/oder einem Abgasgegendruck P_EXH
und/oder der Drehzahl N und/oder der Ventilüberschneidung VO und/oder der
Schaltvorrichtungsstellung SK und/oder der Ventilhubstellung und/oder
der Impulsladeventil-Stellung
IMP_CH und gegebenenfalls weiteren Größen abgelegt. Die Kennfelder
sind vorab durch entsprechende Versuche an einem Motorprüfstand oder
auch durch Simulationen ermittelt und in einem Datenspeicher der Steuervorrichtung 34 gespeichert.
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Der
Saugrohrdruck P_IM wird ermittelt abhängig von dem Gasmassenstrom
MAF_CYL in den Brennraum des jeweiligen Zylinders Z1 bis Z4, der Drehzahl
N, dem Drosselklappenöffnungsgrad
THR, der Ansauglufttemperatur T_IM, dem Umgebungsdruck P_AMB, der
Schaltvorrichtungsstellung SK, dem Abgasgegendruck P_EXH, der Abgastemperatur
T_EXH und gegebenenfalls weiteren Größen oder auch nur einer Untermenge
der genannten Größen.
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Der
Abgasgegendruck P_EXH kann einfach mittels eines weiteren Modells
abhängig
von der jeweils eingespritzten Kraftstoffmasse und/oder der zugeführten Gasmasse
MAF_CYL in den Brennraum des jeweiligen Zylinders abgeschätzt werden.
Der Umgebungsdruck P_AMB kann entweder mittels eines geeigneten
Drucksensors direkt erfasst werden. Er kann jedoch alternativ auch
erfasst werden durch den Saugrohrdrucksensor 46 in einer
Stellung der Drosselklappe 5, in der diese die Ansaugluft
nahezu nicht drosselt. Die Abgastemperatur T_EXH wird entweder mittels
eines geeignet angeordneten weiteren Temperatursensors direkt erfasst
oder auch abhängig
von der zuzumessenden Kraftstoffmasse und/oder dem Gasmassenstrom
MAF_CYL in den Brennraum des jeweiligen Zylinders Z1 bis Z4 abgeschätzt. Das
Ermitteln des Saugrohrdrucks P_IM mittels des dynamischen Saugrohrfüllungsmodells
basiert bevorzugt auf einer numerischen Lösung der idealen Gasdifferenzialgleichung.
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In
einem Block B2 wird eine Gasmasse MA_IM in dem Ansaugtrakt 1 ermittelt,
die sich in einem freien Volumen VOL des Ansaugtrakts 1 stromabwärts der
Drosselklappe 5 und stromaufwärts des Einlasses in den jeweiligen
Zylinder Z1 bis Z4 befindet. Dies erfolgt mittels der in dem Block
B2 angegebenen Beziehung. Hierbei bezeichnet R die allgemeine Gaskonstante.
Die Gasmasse MA_IM in dem Ansaugtrakt ist repräsentativ für eine Anzahl an Gasmolekülen, die
sich in dem freien Volumen VOL des Ansaugtrakts 1 stromabwärts der
Drosselklappe 5 und stromaufwärts des Einlasses in den jeweiligen
Zylinder Z1 bis Z4 befinden.
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In
einem Block B3 ist ein physikalisches Modell abgelegt, das einen
Zusammenhang abbildet zwischen einer Anzahl an Molekülen, die
sich in dem freien Volumen VOL des Ansaugtrakts 1 stromabwärts der
Drosselklappe 5 und stromaufwärts des Einlasses in den jeweiligen
Zylinder Z1 bis Z4 befinden, und der Anzahl der Gasmoleküle, die
pro Zylindersegmentzeitdauer von dem Ansaugtrakt 1 in den jeweiligen
Zylinder Z1 bis Z4 strömen.
Verschiedene konkrete Ausgestaltungen des physikalischen Modells
sind im Folgenden näher
erläutert.
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Bei
einer ersten Ausführungsform
des physikalischen Modells wird die Verzögerungszeitdauer T_D abhängig von
der Gasmasse MA_IM in dem Ansaugtrakt 1 und dem Gasmassenstrom
MAF_CYL in dem Brennraum des jeweiligen Zylinders Z1 bis Z4 ermittelt.
Dazu ist in dem Block B4 bevorzugt ein entsprechendes Kennfeld vorgesehen,
dessen Eingangsgröße die Gasmasse
MA IM in dem Ansaugtrakt 1 und der Gasmassenstrom MAF_CYL
in dem Brennraum des jeweiligen Zylinders Z1 bis Z4 ist. Der Gasmassenstrom
MAF_CYL in den Brennraum des jeweiligen Zylinders Z1 bis Z4 ist
bei der ersten Ausführungsform
repräsentativ
für die
Anzahl der Gasmoleküle,
die pro Zylindersegmentzeitdauer von dem Ansaugtrakt 1 in
den jeweiligen Zylinder Z1 bis Z4 strömen.
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Bei
einer zweiten Ausführungsform
des physikalischen Modells sind Eingangsgrößen in einem Block B6 der Saugrohrdruck
P_IM und der Gasmassenstrom MAF_CYL in den Brennraum des jeweiligen
Zylinders Z1 bis Z4. Der Saugrohrdruck P_IM kann gemäß dem Saugrohrfüllungsmodell
des Blocks B1 ermittelt sein. Er kann jedoch auch direkt durch den
Saugrohrdrucksensor 46 erfasst sein. Die Verzögerungszeitdauer
T_D wird bei der zweiten Ausführungsform
bevorzugt mittels eines Kennfeldes abhängig von dem Saugrohrdruck
P_IM und dem Gasmassenstrom MAF_CYL in den jeweiligen Brennraum
des jeweiligen Zylinders Z1 bis Z4 ermittelt. Der Saugrohrdruck
P_IM ist bei der zweiten Ausführungsform
repräsentativ
für die
Anzahl an Gasmolekülen,
die sich in dem freien Volumen VOL des Ansaugtrakts 1 stromabwärts der
Drosselklappe 5 und stromaufwärts des Einlasses in den jeweiligen
Zylinder Z1 bis Z4 befinden. Der Gasmassenstrom MAF_CYL in den Brennraum
des jeweiligen Zylinders Z1 bis Z4 ist hingegen repräsentativ
für die
Anzahl der Gasmoleküle,
die pro Zylindersegmentzeitdauer von dem Ansaugtrakt 1 in
den jeweiligen Zylinder Z1 bis Z4 strömen.
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Gemäß einer
dritten Ausführungsform
des physikalischen Modells ist ein Block B8 vorgesehen, dem als
Eingangsgrößen der
Gasmassenstrom MAF_CYL in dem Brennraum des jeweiligen Zylinders
Z1 bis Z4 und die Ventilhubstellung VL zugeführt sind und in dem dann abhängig davon
die Verzögerungszeitdauer
T_D ermittelt wird. Dies erfolgt bevorzugt bei diskret veränderlichem
Ventilhub VL mittels je eines Kennfeldes, das der jeweiligen Ventilhubstellung
VL zugeordnet ist und in dem die jeweilige Verzögerungszeitdauer T_D dann abhängig von
dem Gasmassenstrom MAF_CYL in den Brennraum des jeweiligen Zylinders
Z1 bis Z4 ermittelt wird. Die Kombination aus der Ventilhubstellung
VL und dem Gasmassenstrom MAF_CYL ist bei der dritten Ausführungsform
repräsentativ
für die
Anzahl der Gasmoleküle,
die sich in dem freien Volumen VOL des Ansaugtrakts 1 stromabwärts der
Drosselklappe und stromaufwärts
des Einlasses in den jeweiligen Zylinder Z1 bis Z4 befinden. Der
Gasmassenstrom MAF_CYL in den Brennraum des jeweiligen Zylinders
CYL für
sich genommen ist bei dieser dritten Ausführungsform repräsentativ
für die
Anzahl der Moleküle,
die pro Zylindersegment von dem Ansaugtrakt in den jeweiligen Zylinder
Z1 bis Z4 strömen.
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Bei
einer vierten Ausführungsform
des physikalischen Modells sind Eingangsgrößen in einen Block B10 der
Gasmassenstrom MAF_CYL in den Brennraum des jeweiligen Zylinders
Z1 bis Z4 und die jeweilige Ventilhubbetriebsart BA_VL. In einer ersten
Ventilhubbetriebsart wird die Brennkraftmaschine durch entsprechendes
Drosseln mittels der Drosselklappe 5 bei unveränderten
Ventilhub betrieben. In einer zweiten Ventilhubbetriebsart wird
dann die Drosselklappe so angesteuert, dass sie den an ihr vorbeiströmenden Luftstrom
weitgehend nicht drosselt und eine Lasteinstellung durch Variieren
des Ventilhubs erfolgt. Bevorzugt umfasst der Block B10 dann zwei
Kennfelder, die jeweils einer der Ventilhubbetriebsarten BA_VL zugeordnet
sind und deren Eingangsgröße der Gasmassenstrom
MAF_CYL in den Brennraum des jeweiligen Zylinders Z1 bis Z4 ist.
Bei der vierten Ausführungsform
ist die Kombination aus dem Gasmassenstrom MAF_CYL in den Brennraum des
jeweiligen Zylinders und die Ventilhubbetriebsart BA_VL repräsentativ
für die
Anzahl der Gasmoleküle,
die sich in dem freien Volumen des Ansaugtrakts stromabwärts der
Drosselklappe und stromaufwärts des
Einlasses in den jeweiligen Zylindern befinden.
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Bei
einer fünften
Ausführungsform
des physikalischen Modells sind in einem Block B12 als Eingangsgrößen ein
Gasmassenstrom MAF_CYL in den Brennraum des jeweiligen Zylinders
und eine Impulsladeventil-Betriebsart BA_IMP_CH vorgesehen. Das Impulsladeventil 25 kann
beispielsweise in zwei Betriebsarten betrieben werden. Bei der ersten
Impulsladeventil-Betriebsart erfolgt ein gedrosselter Betrieb durch
entsprechendes Androsseln mit der Drosselklappe 5 ohne
eine Variation der Ansteuerung des Impulsladeventils 25.
Die Lasteinstellung erfolgt hier mittels entsprechenden Variierens
des Öffnungsgrades
THR der Drosselklappe. In einer zweiten Impulsladeventil- Betriebsart erfolgt
ein ungedrosselter Betrieb mit einem konstanten Differenzdruck vor
und nach der Drosselklappe 5 und einer variablen Ansteuerung
des Impulsladeventils 25. In diesem Fall sind bevorzugt
jeder Impulsladeventil-Betriebsart BA_IMP_CH eigene Kennfelder in
dem Block B12 zugeordnet, deren Eingangsgröße dann jeweils der Gasmassenstrom
MAF_CYL in den Brennraum des jeweiligen Zylinders Z1 bis Z4 ist.
Bei der fünften
Ausführungsform
ist die Kombination der Impulsladeventil-Betriebsart BA_IMP_CH und
des Gasmassenstroms MAF_CYL in den Brennraum des jeweiligen Zylinders
Z1 bis Z4 repräsentativ
für die
Anzahl der Gasmoleküle,
die sich in dem freien Volumen VOL des Ansaugtrakts befinden.
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Bei
einer sechsten Ausführungsform
des physikalischen Modells ist ein Block 14 vorgesehen, dessen
Eingangsgrößen der
Gasmassenstrom MAF_CYL in den Brennraum des jeweiligen Zylinders
Z1 bis Z4 und die Schaltvorrichtungsstellung SK ist. Bei dieser
Ausführungsform
ist bevorzugt für
jede Schaltvorrichtungsstellung SK ein Kennfeld vorgesehen, dessen
Eingangsgröße der Gasmassenstrom MAF_CYL
in den Brennraum des jeweiligen Zylinders Z1 bis Z4 ist und abhängig von
dem dann die Verzögerungszeitdauer
T_D ermittelt wird. Bei der sechsten Ausführungsform ist die Kombination
aus der Schaltvorrichtungsstellung SK und dem Gasmassenstrom MAF_CYL
in den Brennraum des jeweiligen Zylinders repräsentativ für die Anzahl an Gasmolekülen, die
sich in dem freien Volumen des Ansaugtrakts 1 befinden.
Hingegen der Gasmassenstrom MAF_CYL in den Brennraum des jeweiligen
Zylinders ist für
sich repräsentativ
für die
Anzahl der Gasmoleküle,
die pro Zylindersegmentzeitdauer von dem Ansaugtrakt 1 in
den jeweiligen Zylinder Z1 bis Z4 strömen.
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In
einem Block B16 wird ein Programm zum Steuern der Brennkraftmaschine
abgearbeitet, das im Folgenden anhand der 3 und des
dort dargestellten Ablaufdiagramms näher erläutert ist.
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Das
Programm wird in einem Schritt S1 gestartet, in dem gegebenenfalls
Variablen initialisiert werden. Das Starten in Schritt S1 erfolgt
bevorzugt zeitnah zu einem Motorstart der Brennkraftmaschine.
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In
einem Schritt S2 wird eine aktuell für die Kraftstoffzumessung relevanten
Kraftstoffmasse MFF_CP durch Tankentlüftung eine vor der Verzögerungszeitdauer
T_D über
die Einlassstelle 30 in den Ansaugtrakt eingeleitete Kraftstoffmasse MFF_CP(t-T_D)
durch Tankentlüftung
zugeordnet. Die Kraftstoffmasse MFF_CP durch Tankentlüftung kann
durch ein entsprechendes Modell der Tankentlüftungsvorrichtung 28 abgeschätzt werden.
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In
einem Schritt S4 wird anschließend
eine abhängig
von der aktuellen Last bereits durch eine andere Funktion vorgegebene
zuzumessende Kraftstoffmasse MFF, die pro Zylindersegmentzeitdauer zugemessen
wird, abhängig
von der aktuell relevanten Kraftstoffmasse MFF_CP durch Tankentlüftung geeignet
korrigiert und somit eine korrigierte zuzumessende Kraftstoffmasse
MFF_COR ermittelt.
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In
einem Schritt S6 wird dann anschließend abhängig von der korrigierten zuzumessenden
Kraftstoffmasse MFF_COR das entsprechende Stellsignal SG_INJ zum
Ansteuern des jeweiligen Einspritzventils 23 der jeweiligen
Zylinder Z1 bis Z4 ermittelt. Anschließend wird das Programm in einem
Schritt S8 unterbrochen, in dem es für eine vorgegebene Wartezeitdauer
o der einen vorgegebenen Kurbelwellenwinkel verharrt, bevor die Bearbeitung
erneut in dem Schritt S2 fortgesetzt wird.