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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben
einer Brennkraftmaschine. Die Brennkraftmaschine umfasst einen Ansaugtrakt
und einen Abgastrakt mit einem Abgaskatalysator. Der Ansaugtrakt
und der Abgastrakt kommunizieren mit mindestens einem Brennraum
der Brennkraftmaschine abhängig
von der Schaltstellung mindestens eines Gaseinlassventils beziehungsweise
mindestens eines Gasauslassventils. Ferner umfasst die Brennkraftmaschine
eine Ventilhub-Verstelleinrichtung,
durch die ein Ventilhub des Gaseinlassventils und/oder des Gasauslassventils
verstellbar ist.
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Aus
der
EP 0 417 984 A1 ist
ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bestimmen des Abgasgegendrucks
bekannt. Zum Ermitteln des Abgasgegendrucks wird während einer
Ventilüberschneidungsphase,
in der ein Gaseinlassventil und ein Gasauslassventil der Brennkraftmaschine
gleichzeitig geöffnet
sind, ein Druck in einem Kurbelwellengehäuse der Brennkraftmaschine
ermittelt. Abhängig
von dem Druck in dem Kurbelwellengehäuse während der Ventilüberschneidungsphae
wird der Abgasgegendruck ermittelt.
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In
der
DE 10 2004
043 365 A1 ist ein Verfahren zum Bestimmen des Abgasgegendrucks
im Abgasstrang einer Brennkraftmaschine beschrieben. Der Abgasgegendruck
wird dabei aus mit dem Motorbetrieb zusammenhängenden Einflussgrößen auf der
Basis eines Modells bestimmt. Der Abgasgegendruck im Abgastrakt
lässt sich
unter Einsparung von Drucksensoren relativ genau dadurch ermitteln,
dass die Einflussgrößen mindestens
eine Zustandsgröße des Abgases
umfassen. Die Zustandsgrößen beinhalten
dabei die Abgastemperatur, die in das Modell einbezogen wird.
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Es
ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum
näherungsweisen
Ermitteln eines aktuellen Werts eines Abgasgegendrucks einer Brennkraftmaschine
zu schaffen, das beziehungsweise die ein präzises näherungsweises Ermitteln des
aktuellen Werts des Abgasgegendrucks der Brennkraftmaschine ermöglicht.
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Die
Aufgabe wird gelöst
durch die Merkmale der unabhängigen
Ansprüche.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
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Die
Erfindung zeichnet sich aus durch ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum Betreiben einer Brennkraftmaschine. Die Brennkraftmaschine umfasst
einen Ansaugtrakt und einen Abgastrakt mit einem Abgaskatalysator.
Der Ansaugtrakt und der Abgastrakt kommunizieren mit mindestens
einem Brennraum der Brennkraftmaschine abhängig von der Schaltstellung
mindestens eines Gaseinlassventils beziehungsweise mindestens eines
Gasauslassventils. Ferner umfasst die Brennkraftmaschine eine Ventilhub-Verstelleinrichtung,
durch die ein Ventilhub des Gaseinlassventils und/oder des Gasauslassventils
verstellbar ist. Zum Betreiben der Brennkraftmaschine wird ein erster
Modellwert eines Abgasgegendrucks stromaufwärts des Abgaskatalysators ermittelt
abhängig
von mindestens einer Betriebsgröße der Brennkraftmaschine.
Der erste Modellwert des Abgasgegendrucks ist repräsentativ
für den
Abgasgegendruck in einem aktuellen Betriebszustand der Brennkraftmaschine
unter Annahme eines kleinen Ventilhubs. Ferner wird ein zweiter
Modellwert des Abgasgegendrucks stromaufwärts des Abgaskatalysators ermittelt
abhängig
von der mindestens einen Betriebsgröße der Brennkraftmaschine.
Der zweite Modellwert ist repräsentativ
für den
Abgasgegendruck in einem aktuellen Betriebszustand der Brennkraftmaschine
unter Annahme eines großen
Ventilhubs. Während
des Verstellens des Ventilhubs und/oder zeitnah zu dem Verstellen
des Ventilhubs von dem kleinen auf den großen Ventilhub oder von dem
großen
auf den kleinen Ventilhub wird ein Verlauf eines gefilterten ersten
Modellwerts ermittelt abhängig
von dem ersten Modellwert des Abgasgegendrucks bei dem Verstellen
des Ventilhubs und abhängig
von dem aktuellen zweiten Modellwert des Abgasgegendrucks bzw. abhängig von
dem zweiten Modellwert des Abgasgegendrucks bei dem Verstellen des
Ventilhubs und abhängig
von dem aktuellen ersten Modellwert des Abgasgegendrucks. Ferner wird
während
des Verstellens des Ventilhubs und/oder zeitnah zu dem Verstellen
des Ventilhubs der Verlauf des gefilterten ersten Modellwerts einem Verlauf
eines aktuellen Werts des Abgasgegendrucks zugeordnet.
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Dies
trägt dazu
bei, während
des Verstellens des Ventilhubs bzw. zeitnah zu dem Verstellen des Ventilhubs
den aktuellen Wert des Abgasgegendrucks besonders präzise anzunähern und
Sprünge in
dem Verlauf des aktuellen Werts des Abgasgegendrucks zu vermeiden.
Dies trägt
zu einem besonders präzisen
Betreiben der Brennkraftmaschine bei.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird der Verlauf
des gefilterten Modellwerts des Abgasgegendrucks mittels eines Tiefpassfilters ermittelt.
Dies ermöglicht
einfach das Ermitteln des Verlaufs des gefilterten Modellwerts des
Abgasgegendrucks.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird der
aktuelle zweite beziehungsweise aktuelle erste Modellwert des Abgasgegendrucks
als Zielwert zum Tiefpassfiltern vorgegeben. Dies ermöglicht einfach
ein besonders präzises
Ermitteln des Verlaufs des gefilterten Modellwerts des Abgasgegendrucks.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird der
Verlauf des gefilterten Modellwerts des Abgasgegendrucks so ermittelt,
dass sich der gefilterte Modellwert des Abgasgegendrucks schrittweise
an den aktuellen zweiten beziehungsweise aktuellen ersten Modellwert
des Abgasge gendrucks annähert.
Der gefilterte Modellwert des Abgasgegendrucks nähert sich so an den aktuellen zweiten
beziehungsweise aktuellen ersten Modellwert des Abgasgegendrucks
an, dass sich der gefilterte Modellwert des Abgasgegendrucks mit
jedem Schritt weniger an den aktuellen zweiten beziehungsweise aktuellen
ersten Modellwert des Abgasgegendrucks annähert als beim vorhergehenden
Schritt. Dies ermöglicht,
einfach die Schrittgröße und damit die
Filterbedingungen zum Ermitteln des Verlauf des gefilterten Modellwerts
des Abgasgegendrucks vorzugeben.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird zum
Ermitteln des Verlaufs des gefilterten Modellwerts des Abgasgegendrucks
ein maximaler Gradient des Verlaufs des gefilterten Modellwerts
des Abgasgegendrucks vorgegeben abhängig von dem ersten bzw. zweiten
Modellwert des Abgasgegendrucks bei dem Verstellen des Ventilhubs
und abhängig
von dem aktuellen zweiten beziehungsweise aktuellen ersten Modellwert
des Abgasgegendrucks. Der maximale Gradient wird so vorgegeben,
dass sich bei ansonsten stationären
Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine der gefilterte Modellwert
des Abgasgegendrucks linear an den aktuellen zweiten beziehungsweise
aktuellen ersten Modellwert des Abgasgegendrucks annähert. Dies ermöglicht besonders
einfach das Ermitteln des Verlaufs des gefilterten Modellwerts des
Abgasgegendrucks.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird der
Verlauf des gefilterten Modellwerts des Abgasgegendrucks so ermittelt,
dass sich der gefilterte Modellwert des Abgasgegendrucks mit maximal
zehn Hektopascal pro Zylindersegment oder pro zehn Millisekunden ändert. Dies
trägt dazu bei,
dass der aktuelle Wert des Abgasgegendrucks sehr präzise den
tatsächlichen
Abgasgegendruck repräsentiert.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird zum
Zeitpunkt des Verstellens des Ventilhubs der Modellwert des Abgasgegendrucks,
der repräsentativ
ist für
den Abgasgegendruck bei dem vor dem Verstellen des Ventilhubs aktuellen
Ventilhub, für
eine vorgegebene Zeitdauer konstant gehalten und dem aktuellen Wert
des Abgasgegendrucks zugeordnet. Nach der vorgegebenen Zeitdauer
nach dem Verstellen des Ventilhubs wird der Verlauf des gefilterten
Modellwerts des Abgasgegendrucks ermittelt und dem aktuellen Wert des
Abgasgegendrucks zugeordnet. Dies trägt dazu bei, eine Gaslaufzeit
von dem Gaseinlassventil zu dem Abgaskatalysator zu berücksichtigen.
Die Gaslaufzeit kann sich beispielsweise auf die Zeitdauer beziehen,
die Luft, Kraftstoff und/oder Abgas benötigt, um von dem Gaseinlassventil
zu dem Abgaskatalysator zu gelangen.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird der
gefilterte Modellwert des Abgasgegendrucks mit dem aktuellen zweiten
bzw. dem aktuellen ersten Modellwert des Abgasgegendrucks verglichen.
Der Verlauf des gefilterten Modellwerts des Abgasgegendrucks wird
lediglich so lange ermittelt und dem aktuellen Wert des Abgasgegendrucks zugeordnet,
bis ein Unterschied zwischen dem gefilterten Modellwert des Abgasgegendrucks
und dem aktuellen zweiten bzw. dem aktuellen ersten Modellwert des
Abgasgegendrucks kleiner ist als ein vorgegebener Schwellenwert.
Dies ermöglicht,
den Verlauf des gefilterten Modellwerts des Abgasgegendrucks lediglich
so lange wie nötig
zu ermitteln. Insbesondere bei der Verwendung eines Software-Produkts
zum Filtern ermöglicht
dies ein Entlasten einer Motorsteuerung, die der Brennkraftmaschine
zugeordnet ist und die das Softwareprodukt umfasst.
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Die
vorteilhaften Ausgestaltungen des Verfahrens können ohne weiteres auf vorteilhafte
Ausgestaltungen der Vorrichtung übertragen
werden.
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Die
Erfindung ist im Folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert.
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Es
zeigen:
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1 eine
Brennkraftmaschine,
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2 eine
weitere Ansicht der Brennkraftmaschine,
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3 einen
Tiefpassfilter,
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4 ein
Signalverlauf eines Abgasgegendrucks,
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5 ein
Programm zum Ermitteln des Abgasgegendrucks.
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Elemente
gleicher Konstruktion oder Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen
Bezugszeichen 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 bevorzugt
eine Drosselklappe 5, einen Sammler 6 und ein
Saugrohr 7, das hin zu einem Zylinder Z1 über einen
Einlasskanal in einen Brennraum 9 des Motorblocks 2 geführt ist.
Der Motorblock 2 umfasst eine Kurbelwelle 8, welche über eine
Pleuelstange 10 mit einem Kolben 11 des Zylinders
Z1 gekoppelt ist. Die Brennkraftmaschine umfasst neben dem Zylinder
Z1 vorzugsweise weitere Zylinder Z2–Z4. Die Brennkraftmaschine
kann aber auch jede beliebige größere Anzahl
von Zylindern Z1–Z4
umfassen. Die Brennkraftmaschine ist bevorzugt in einem Kraftfahrzeug
angeordnet.
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Der
Ansaugtrakt 1 und der Abgastrakt 4 kommunizieren
mit dem Brennraum 9 der Brennkraftmaschine abhängig von
einer Schaltstellung eines Gaseinlassventils 12 bzw. eines
Gasauslassventils 13.
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In
dem Zylinderkopf 3 sind bevorzugt ein Einspritzventil 18 und
eine Zündkerze 19 angeordnet.
Alternativ kann das Einspritzventil 18 auch in dem Saugrohr 7 angeordnet
sein. In dem Abgastrakt 4 ist vorzugsweise ein Abgaskatalysator 21 angeordnet, der
bevorzugt als Dreiwegekatalysator ausgebildet ist.
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Eine
Ventilhub-Verstelleinrichtung (2) umfasst
beispielsweise einen kleinen Nocken 52 und einen großen Nocken 54,
die auf einer Einlassnockenwelle 50 angeordnet sind. Durch
die Ventilhub-Verstelleinrichtung ist ein Ventilhub VLIFT (5)
des Gaseinlassventils 12 und/oder des Gasauslassventils 13 verstellbar.
Die Einlassnockenwelle 50 ist über ein Übertragungselement 68 mit
der Kurbelwelle 8 gekoppelt und wird über das Übertragungselement 68 von
der Kurbelwelle 8 angetrieben. Wenn die Einlassnockenwelle 50 so
eingestellt ist, dass der kleine Nocken 52 der Einlassnockenwelle 50 auf
das Gaseinlassventil 12 wirkt, so ruft dies einen kleinen
Ventilhub X1 des Gaseinlassventils 12 hervor. Wenn die
Einlassnockenwelle 50 so eingestellt ist, dass der große Nocken 54 der
Einlassnockenwelle 50 auf das Gaseinlassventil 12 wirkt,
so ruft dies einen großen
Ventilhub X2 des Gaseinlassventils 12 hervor. Alternativ
oder zusätzlich
kann die Ventilhub-Verstelleinrichtung auch einen kleinen Nocken 62 einer
Auslassnockenwelle 60 und einen großen Nocken 64 der
Auslassnockenwelle 60 umfassen.
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Außer den
Nocken 52, 54, 62, 64 umfasst
die Ventilhub-Verstelleinrichtung
eine Vorrichtung zum Einstellen der Position der Einlassnockenwelle 50 und/oder
der Auslassnockenwelle 60, so dass je nach Position der
Nockenwellen 50, 60 entweder die kleinen Nocken 52, 62 oder
die großen
Nocken 54, 64 auf das Gaseinlassventil 12 bzw.
das Gasauslassventil 13 wirken.
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Alternativ
kann die Ventilhub-Verstelleinrichtung auch Nocken 52, 54, 62, 64 mit
einer einheitlichen Nockenkontur umfassen, wobei dann der unterschiedliche
Ventilhub VLIFT beispielsweise durch ein Stellglied eingestellt
werden kann, das an dem Gaseinlassventil 12 bzw. dem Gasauslassventil 13 angeordnet
ist. Ferner kann die Brennkraftmaschine eine Ventilhub-Verstelleinrichtung
umfassen, die ein stufenloses Verstellen ADJ des Ventilhubs VLIFT
ermöglicht.
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Eine
Steuervorrichtung 25 ist vorgesehen, der Sensoren zugeordnet
sind, die verschiedene Messgrößen erfassen
und jeweils den Messwert der Messgröße ermitteln. Die Steuervorrichtung 25 ermittelt
abhängig
von mindestens einer der Messgrößen Stellgrößen, die
dann in ein oder mehrere Stellsignale zum Steuern der Stellglieder
mittels entsprechender Stellantriebe umgesetzt werden. Ferner ermittelt die
Steuervorrichtung 25 abhängig von mindestens einer der
Messgrößen Betriebsgrößen, die
zum Betreiben der Brennkraftmaschine weiter verarbeitet werden.
Ferner kann eine Messgröße auch
eine Betriebsgröße sein.
Die Steuervorrichtung 25 kann auch als Vorrichtung zum
Steuern der Brennkraftmaschine bezeichnet werden.
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Die
Sensoren sind beispielsweise ein Pedalstellungsgeber 26,
der eine Fahrpedalstellung eines Fahrpedals 27 erfasst,
ein Luftmassensensor 28, der einen Luftmassenstrom stromaufwärts der
Drosselklappe 5 erfasst, ein Drosselklappenstellungssensor 30,
der einen Öffnungsgrad
der Drosselklappe 5 erfasst, ein Temperatursensor 32,
der eine Ansauglufttemperatur erfasst, ein Saugrohrdrucksensor 34,
der einen Saugrohrdruck in dem Sammler 6 erfasst, ein Kurbelwellenwinkelsensor 36,
der einen Kurbelwellenwinkel CRK erfasst, dem dann eine Drehzahl
der Brennkraftmaschine zugeordnet wird. Zum Erfassen der Position
der Einlassnockenwelle 50 und/oder der Auslassnockenwelle 60 können ein
Einlassnockenwellen-Sensor 56 bzw. ein Auslassnockenwellen-Sensor 66 vorgesehen
sein (2).
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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, das
Einspritzventil 18, die Ventilhub-Verstelleinrichtung und/oder
die Zündkerze 19.
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Eine
geeignete Zylinderfüllung
des Zylinders Z1–Z4
mit Luft und/oder Kraftstoff kann sehr präzise ermittelt werden, wenn
dabei ein Abgasgegendruck stromaufwärts des Abgaskatalysators 21 berücksichtigt
wird. Bevorzugt werden daher zum Betreiben der Brennkraftmaschine
ein erster und ein zweiter Modellwert EGBP_MDL_1, EGBP_MDL_2 des
Abgasgegendrucks stromaufwärts
des Abgaskatalysators 21 ermittelt (2, 3).
Der erste Modellwert EGBP_MDL_1 des Abgasgegendrucks ist repräsentativ
für den
Abgasgegendruck in einem aktuellen Betriebszustand der Brennkraftmaschine
unter der Annahme, dass aktuell der kleine Ventilhub X1 eingestellt
ist. Der zweite Modellwert EGBP_MDL_2 des Abgasgegendrucks ist repräsentativ
für den
Abgasgegendruck in dem aktuellen Betriebszustand der Brennkraftmaschine
unter der Annahme, dass aktuell der große Ventilhub X2 eingestellt
ist. Falls die Brennkraftmaschine mit dem kleinen Ventilhub X1 betrieben
wird, wird der erste Modellwert EGBP_MDL_1 des Abgasgegendrucks
einem aktuellen Wert EGBP_AV des Abgasgegendrucks zugeordnet. Falls
die Brennkraftmaschine mit dem großen Ventilhub X2 betrieben
wird, wird der zweite Modellwert EGBP_MDL_2 des Abgasgegendrucks
dem aktuellen Wert EGBP_AV des Abgasgegendrucks zugeordnet. Bevorzugt
werden der erste und der zweite Modellwert EGBP_MDL_1, EGBP_MDL_2
des Abgasgegendrucks auch dann ermittelt, wenn die Brennkraftmaschine
mit dem großen
bzw. dem kleinen Ventilhub X2, X1 betrieben wird.
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Der
Abgasgegendruck hängt
hauptsächlich von
dem Luftmassenstrom ab, der über
die Drosselklappe 5 des Ansaugtrakts 1 in den
Brennraum 9 strömt
und der von dem Brennraum 9 in den Abgastrakt 4 strömt. Der
Luftmassenstrom in den Brennraum 9, und damit auch der
Abgasgegendruck, hängt von
dem Ventilhub VLIFT ab. Ferner hängt
der Abgasgegendruck von einer Kraftstoffmasse ab, die dem Brennraum 9 für einen
Verbrennungsprozess zugeführt
wird.
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Falls
lediglich der Ventilhub VLIFT verstellt wird und sich die Brennkraftmaschine
ansonsten in einem stationären
Betriebszustand befindet, könnte sich
aufgrund des Verstellens ADJ des Ventilhubs VLLIFT in einem Verlauf
des aktuellen Werts EGBP_AV des Abgasgegendrucks ein Sprung ergeben,
da bei der Zuordnung der Modellwerte EGBP_MDL_1, EGBP_MDL_2 des
Ab gasgegendrucks zu dem aktuellen Wert des Abgasgegendrucks sprungartig
von dem einen Modellwert EGBP_MDL_1, EGBP_MDL_2 des Abgasgegendrucks
auf den anderen Modellwert EGBP_MDL_1, EGBP_MDL_2 des Abgasgegendrucks
gewechselt wird. Dieser Sprung in dem Verlauf des aktuellen Werts
EGBP_AV des Abgasgegendrucks ist nicht repräsentativ für den tatsächlichen Abgasgegendruck. Beispielsweise
aufgrund von Gaslaufzeiten innerhalb der Brennkraftmaschine, beispielsweise
einer Zeitdauer die der Luftmassenstrom von dem Gaseinlassventil 12 hin
zu dem Abgaskatalysator 21 benötigt, ändert sich der tatsächliche
Abgasgegendruck nicht sprungartig. Daher wird während des Verstellens ADJ des
Ventilhubs VLIFT und/oder zeitnah zu dem Verstellen ADJ des Ventilhubs
VLIFT vorzugsweise ein Verlauf eines gefilterten Modellwerts EGBP_MDL_FIL
des Abgasgegendrucks ermittelt. Der Verlauf des gefilterten Modellwerts EGBP_MDL_FIL
weist dann vorzugsweise nicht den Sprung auf und entspricht näherungsweise
dem tatsächlichen
Abgasgegendruck.
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Bevorzugt
wird der Verlauf des gefilterten Modellwerts EGBP_MDL_FIL des Abgasgegendrucks
mit einem Tiefpassfilter (3) ermittelt.
Der Verlauf des gefilterten Modellwerts EGBP_MDL_FIL des Abgasgegendrucks
wird abhängig
von dem ersten und dem zweiten Modellwert EGBP_MDL_1, EGBP_MDL_2
des Abgasgegendrucks ermittelt.
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In
einem Block B1 wird eine Filterkonstante CON_FIL in den Tiefpassfilter
eingespeist.
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Falls
von dem kleinen auf den großen
Ventilhub X1, X2 umgestellt wird, wird in einem Block B2 der aktuelle
zweite Modellwert EGBP_MDL_2 des Abgasgegendrucks in den Tiefpassfilter
eingespeist. Falls von dem großen
auf den kleinen Ventilhub X1, X2 umgestellt wird, so wird in dem
Block B2 der aktu elle erste Modellwert EGBP_MDL_1 des Abgasgegendrucks
in den Tiefpassfilter eingespeist.
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In
einem Block B3 wird der erste bzw. zweite Modellwert EGBP_MDL_1,
EGBP_MDL_2 des Abgasgegendrucks, der bei dem Verstellen ADJ des Ventilhubs
VLIFT aktuell ist, in den Tiefpassfilter eingespeist. Bei dem Verstellen
ADJ kann in diesem Zusammenhang unmittelbar vor, während, oder
unmittelbar nach dem Zeitpunkt des Verstellens ADJ des Ventilhubs
VLIFT bedeuten. Ferner wird in dem Block B3 der gefilterte Modellwert
EGBP_MDL_FIL des Abgasgegendrucks rückgeführt zum weiteren Ermitteln des
Verlaufs des gefilterten Modellwerts EGBP_MDL_FIL des Abgasgegendrucks.
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In
einem Additionspunkt A1 wird eine Differenz EGBP_DIF (5)
zwischen dem ersten bzw. zweiten Modellwert EGBP_MDL_1, EGBP_MDL_2 des
Abgasgegendrucks bzw. dem gefilterten Modellwert EGBP_MDL_FIL des
Abgasgegendrucks und dem zweiten bzw. ersten Modellwert EGBP_MDL_2, EGBP_MDL_1
des Abgasgegendrucks ermittelt.
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Die
Differenz EGBP_DIF des Abgasgegendrucks wird in einem Multiplikationspunkt
A2 mit der Filterkonstante CON_FIL multipliziert.
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Zu
dem Ergebnis aus der Multiplikation in dem Multiplikationspunkt
A2 wird in einem Additionspunkt A3 der erste bzw. zweite Modellwert EGBP_MDL_1,
EGBP_MDL_2 des Abgasgegendrucks bzw. der gefilterte Modellwert EGBP_MDL_FIL
des Abgasgegendrucks addiert.
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In
einem Block B4 wird der gefilterte Modellwert EGBP_MDL_FIL des Abgasgegendrucks
dem aktuellen Wert EGBP_AV des Abgasge gendrucks zugeordnet. Der
aktuelle Wert EGBP_AV des Abgasgegendrucks wird vorzugsweise zur
weiteren Berechnung weiterer Betriebsgrößen für andere Fahrzeugfunktionen
herangezogen. Der gefilterte Modellwert EGBP_MDL_FIL wird mit einer
Zeitverzögerung DEACC
zu dem Block B3 gesendet und wieder in den Tiefpassfilter eingespeist.
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Durch
den dargestellten Tiefpassfilter ergibt sich ein stufenförmiger Verlauf
(4) des gefilterten Modellwerts EGBP_MDL_FIL des
Abgasgegendrucks, der sich an den aktuellen zweiten bzw. aktuellen
ersten Modellwert EGBP_MDL_2, EGBP_MDL_1 des Abgasgegendrucks stufenweise annähert. Die
Stufenhöhe
kann durch die Filterkonstante CON_FIL vorgegeben werden. Durch
die Stufenhöhe
wird auch die Geschwindigkeit vorgegeben, mit der sich der gefilterte
Modellwert EGBP_MDL_FIL des Abgasgegendrucks an den aktuellen zweiten
bzw. aktuellen ersten Modellwert EGBP_MDL_2, EGBP_MDL_1 des Abgasgegendrucks
annähert.
Je größer die
Filterkonstante CON_FIL ist, desto schneller nähert sich der gefilterte Modellwert
EGBP_MDL_FIL an den aktuellen zweiten bzw. aktuellen ersten Modellwert EGBP_MDL_2,
EGBP_MDL_1 des Abgasgegendrucks an. Die Stufenhöhe kann so klein gewählt werden,
dass in dem Maßstab
des dargestellten Verlaufs lediglich eine anwachsende durchgezogene
Linie anstatt der Stufen zu sehen ist.
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Vorzugsweise
wird, falls zu einem Zeitpunkt T0 beispielsweise von dem kleinen
auf den großen Ventilhub
X1, X2 umgestellt wird, zunächst
während einer
vorgegebenen Zeitdauer DUR dem aktuellen Wert EGBP_AV des Abgasgegendrucks
weiterhin der erste Modellwert EGBP_MDL_1 des Abgasgegendrucks zugeordnet.
Erst nach der vorgegebenen Zeitdauer DUR wird dann der Verlauf des
gefilterten Modellwerts EGBP_MDL_FIL des Abgasgegendrucks ermittelt
und dem aktuellen Wert EGBP_AV des Abgas gegendrucks zugeordnet.
Falls zu dem Zeitpunkt T0 von dem großen auf den kleinen Ventilhub
X2, X1 umgestellt wird, wird zunächst
während der
vorgegebenen Zeitdauer DUR dem aktuellen Wert EGBP_AV des Abgasgegendrucks
weiterhin der zweite Modellwert EGBP_MDL_2 des Abgasgegendrucks
zugeordnet. Dies kann dazu beitragen, die Gaslaufzeit innerhalb
der Brennkraftmaschine zu berücksichtigen.
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Der
Verlauf des gefilterten Modellwerts EGBP_MDL_1 des Abgasgegendrucks
wird vorzugsweise lediglich so lange ermittelt und dem aktuellen Wert
(EGBP_AV) des Abgasgegendrucks zugeordnet, bis die Differenz EGBP_DIF
kleiner ist als ein vorgegebener Schwellenwert EGBP_THD des Abgasgegendrucks.
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Der
dargestellte Verlauf des Abgasgegendrucks ergibt sich nur dann,
wenn außer
dem Ventilhub VLIFT keine weiteren Stellglieder angesteuert werden,
die sich auf eine Veränderung
des Abgasgegendrucks auswirken. Vorzugsweise wird jedoch nach dem
Verstellen ADJ des Ventilhubs VLIFT die Drosselklappe 5 der
Brennkraftmaschine so angesteuert, dass das Verstellen ADJ des Ventilhubs VLIFT
momentenneutral durchgeführt
wird. Das bedeutet in diesem Zusammenhang, dass sich ein von der
Brennkraftmaschine hervorgerufenes Drehmoment durch das Verstellen
ADJ des Ventilhubs VLIFT im Wesentlichen nicht ändert. Dies bewirkt, dass für einen
Fahrer eines Fahrzeugs, das die Brennkraftmaschine umfasst, das
Verstellen ADJ des Ventilhubs VLIFT unbemerkt bleibt.
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Das
Verstellen der Drosselklappe 5 wirkt sich auf den Luftmassenstrom
in den Brennraum 9 der Brennkraftmaschine aus. Der Luftmassenstrom
in den Brennraum 9 der Brennkraftmaschine wirkt sich auf
den Luftmassenstrom in den Abgastrakt 4 der Brennkraftmaschine
aus. Das Verstellen der Drosselklappe 5 wird daher vorzugsweise
beim Ermitteln des Verlaufs des gefilterten Modellwerts EGBP_MDL_FIL des
Abgasgegendrucks berücksichtigt.
In Zusammenhang mit dem Tiefpassfiltern bedeutet dies, dass der
Zielwert zum Tiefpassfiltern, und zwar der aktuelle zweite bzw.
der aktuelle erste Modellwert EGBP_MDL_2, EGBP_MDL_1 nicht mehr
konstant sind, sondern von einem Öffnungsgrad der Drosselklappe 5 abhängen. Der
dargestellte Verlauf ändert sich
dann dahingehend, dass der aktuelle zweite bzw. aktuelle erste Modellwert
EGBP_MDL_2, EGBP_MDL_1 nach dem Verstellen des Ventilhubs VLIFT
aufgrund des Verstellens der Drosselklappe 5 sich dem ersten
bzw. dem zweiten Modellwert EGBP_MDL_1 des Abgasgegendrucks bei
dem Verstellen ADJ des Ventilhubs VLIFT annähert und dass der Verlauf des
gefilterten Modellwerts EGBP_MDL_FIL sich ebenfalls dem ersten bzw. zweiten
Modellwert EGBP_MDL_1, EGBP_MDL_2 des Abgasgegendrucks bei dem Verstellen
ADJ des Ventilhubs VLIFT annähert.
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Ein
Programm (5) zum Betreiben der Brennkraftmaschine
während
des Verstellens ADJ des Ventilhubs VLIFT und/oder zeitnah zu dem
Verstellen ADJ des Ventilhubs VLIFT ist vorzugsweise auf einem Speichermedium
der Steuervorrichtung 25 gespeichert. Das Programm dient
dazu, zeitnah vor und/oder während
und/oder zeitnah nach dem Verstellen ADJ des Ventilhubs VLIFT den
tatsächlichen Abgasgegendruck
geeignet anzunähern.
Zeitnah vor dem Verstellen ADJ des Ventilhubs VLIFT kann in diesem
Zusammenhang beispielsweise unmittelbar vor dem Verstellen ADJ des
Ventilhubs VLIFT bedeuten. Zeitnah nach dem Verstellen ADJ des Ventilhubs VLIFT
bedeutet in diesem Zusammenhang vorzugsweise, nach der vorgegebenen
Zeitdauer DUR und/oder bis die Differenz EGBP_DIF kleiner ist als der
vorgegebene Schwellenwert EGBP_THD.
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In 5 ist
das Programm an dem Beispiel der Ventilhubumschaltung von dem kleinen
auf den großen
Ventilhub X1, X2 erläutert.
Bei der Ventilhubumschaltung von dem großen auf den kleinen Ventilhub
X2, X1 müssen
in der Darstellung der 5 lediglich der erste und der
zweite Modellwert EGBP_MDL_1, EGBP_MDL_2 miteinander vertauscht
werden.
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Das
Programm wird vorzugsweise bei einem Start der Brennkraftmaschine
in einem Schritt S1 gestartet, in dem gegebenenfalls Variablen initialisiert werden.
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In
einem Schritt S2 wird der erste Modellwert EGBP_MDL_1 des Abgasgegendrucks
ermittelt und dem aktuellen Wert EGBP_AV des Abgasgegendrucks zugeordnet.
Die Modellwerte EGBP_MDL_1, EGBP_MDL_2 können beispielsweise anhand
eines oder mehrerer Kennfelder und/oder anhand einer oder mehrerer
Modellrechnungen ermittelt werden. Das erste Kennfeld und gegebenenfalls
weitere Kennfelder werden bevorzugt an einem Motorprüfstand aufgezeichnet
und auf einem Speichermedium der Steuervorrichtung 25 gespeichert.
Der aktuelle Wert EGBP_AV des Abgasgegendrucks ist eine der Betriebsgrößen und
kann von der Steuervorrichtung 25 als Eingangsgröße für weitere
Berechnungen weiterer Betriebsgrößen verwendet
werden.
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Vorzugsweise
wird gleichzeitig zu dem ersten Modellwert EGBP_MDL_1 in einem Schritt
S3 der zweite Modellwert EGBP_MDL_2 des Abgasgegendrucks ermittelt.
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In
einem Schritt S4 wird geprüft,
ob der Ventilhub VLIFT verstellt ADJ werden soll. Ist die Bedingung
des Schritts S4 nicht erfüllt
so wird die Bearbeitung erneut in den Schritten S2 und S3 fortgesetzt.
Ist die Bedingung des Schritts S4 er füllt, so wird die Bearbeitung
vorzugsweise in einem Schritt S5 fortgesetzt.
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In
dem Schritt S5 wird für
die vorgegebene Zeitdauer DUR verweilt. Die vorgegebene Zeitdauer DUR
ist vorzugsweise so gewählt,
dass der Verlauf des gefilterten Modellwerts EGBP_MDL_FIL erst dann
ermittelt wird, wenn sich der aufgrund des Verstellens ADJ des Ventilhubs
VLIFT veränderte
Luftmassenstrom von dem Gaseinlassventil 12 hin zu dem
Abgaskatalysator 21 bewegt hat.
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In
einem Schritt S6 wird der gefilterte Modellwert EGBP_MDL_FIL des
Abgasgegendrucks ermittelt abhängig
von dem ersten Modellwert EGBP_MDL_1 vorzugsweise zum Zeitpunkt
des Verstellens ADJ des Ventilhubs VLIFT und abhängig von dem aktuellen zweiten
Modellwert EGBP_MDL_2 des Abgasgegendrucks. Das bedeutet in diesem
Zusammenhang, dass zum Ermitteln des Verlaufs des gefilterten Modellwerts
EGBP_MDL_FIL der erste Modellwert EGBP_MDL_1 des Abgasgegendrucks zum
Zeitpunkt des Verstellens ADJ des Ventilhubs VLIFT als konstanter
Wert in die Ermittlung des Verlaufs des gefilterten Modellwerts
EGBP_MDL_FIL eingeht und dass der aktuelle zweite Modellwert EGBP_MDL_2
während
dem Ermitteln des Verlaufs des gefilterten Modellwerts EGBP_MDL_FIL
variieren kann abhängig
von dem aktuellen Betriebszustand der Brennkraftmaschine, insbesondere
abhängig
von einem aktuellen Betriebspunkt der Brennkraftmaschine variieren
kann. Alternativ kann auch der erste Modellwert EGBP_MDL_1 des Abgasgegendrucks
unmittelbar vor oder nach dem Verstellen ADJ des Ventilhubs VLIFT
zum Ermitteln des Verlaufs des gefilterten Modellwerts EGBP_MDL_FIL herangezogen
werden.
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In
einem Schritt S7 wird der gefilterte Modellwert EGBP_MDL_FIL des
Abgasgegendrucks dem aktuellen Wert EGBP_AV des Abgasgegendrucks zugeordnet.
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In
einem Schritt S8 wird ein Betrag der Differenz EGBP_DIF des Abgasgegendrucks
ermittelt.
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In
einem Schritt S9 wird geprüft
ob die Differenz EGBP_DIF des Abgasgegendrucks kleiner ist als ein
vorgegebener Schwellenwert EGBP_THD des Abgasgegendrucks. Ist die
Bedingung des Schritts S9 nicht erfüllt, so wird die Bearbeitung
erneut in dem Schritt S6 fortgesetzt. Ist die Bedingung des Schritts
S9 erfüllt,
so wird die Bearbeitung in einem Schritt S10 fortgesetzt.
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In
dem Schritt S10 wird dem aktuellen Wert EGBP_AV des Abgasgegendrucks
der zweite Modellwert EGBP_MDL_2 des Abgasgegendrucks zugeordnet.
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In
einem Schritt S11 kann das Programm beendet werden. Vorzugsweise
wird jedoch das Programm erneut in den Schritten S2 und S3 fortgesetzt.
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Alternativ
zu dem dargestellten Tiefpassfilter kann auch ein einfacher Tiefpassfilter
bestehend aus einem RC-Glied verwendet werden. Ferner kann zum Filtern
anstatt des Tiefpassfilters eine Gradientenbegrenzung verwendet
werden. Vorzugsweise wird dann abhängig von dem ersten und dem
zweiten Modellwert EGBP_MDL_1, EGBP_MDL_2 die Gradientenbegrenzung
so gewählt,
dass sich bei ansonsten stationären
Bedingungen der Brennkraftmaschine ein vorzugsweise im Wesentlichen
linearer Verlauf des gefilterten Modellwerts EGBP_MDL_FIL des Abgasgegendrucks
ergibt. Beispielsweise kann der Gradient des Ver laufs des gefilterten
Modellwerts EGBP_MDL_FIL des Abgasgegendrucks so begrenzt werden,
dass sich der gefilterte Modellwert EGBP_MDL_FIL des Abgasgegendrucks
mit maximal zehn Hektopascal pro Zylindersegment oder pro zehn Millisekunden ändert.
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Die
Erfindung ist nicht auf die angegebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Beispielsweise können zum
Filtern des ersten Modellwerts EGBP_MDL_1 des Abgasgegendrucks der
Tiefpassfilter und die Gradientenbegrenzung verwendet werden. Ferner
kann die Filterkonstante CON_FIL so vorgegeben werden, dass sich
der gefilterte Modellwert EGBP_MDL_FIL des Abgasgegendrucks mit maximal
zehn Hektopascal pro Zylindersegment oder pro zehn Millisekunden ändert.