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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben
einer Brennkraftmaschine mit einem Ansaugtrakt, in dem eine Schaltvorrichtung
zum Verändern
einer effektiven Saugrohrlänge und/oder
eines effektiven Ansaugtraktvolumens angeordnet ist.
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Ein
präzises
Einstellen eines gewünschten Luft/Kraftstoff-Verhältnisses
in den Brennräumen
der Zylinder der Brennkraftmaschine ist besonders vorteilhaft im
Hinblick auf möglichst
geringe Roh-Emissionen an Schadstoffen durch die Brennkraftmaschine. Einen
wesentlichen Beitrag zum präzisen
Einstellen des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses in den jeweiligen Brennräumen der
Zylinder der Brennkraftmaschine kann durch eine präzise Kenntnis
eines Saugrohrdrucks in dem jeweiligen Saugrohr des Ansaugtraktes
der Brennkraftmaschine beeinflusst werden.
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In
diesem Zusammenhang ist es bekannt, mittels eines physikalischen
dynamischen Modells des Ansaugtraktes einen Schätzwert des Saugrohrdrucks zu
ermitteln. Ein derartiges dynamisches physikalisches Modell ist
beispielsweise aus dem Fachbuch „Handbuch Verbrennungsmotor", Herausgeber Richard
van Basshuysen, Friedrich Vieweg Verlagsgesellschaft mbH, Braunschweig/Wiesbaden,
zweite verbesserte Auflage Juni 2002, Seiten 557 bis 559 bekannt.
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Darüber hinaus
ist auch aus der
EP
0 820 559 B1 eine Implementierung eines derartigen dynamischen
physikalischen Modells des Ansaugtraktes der Brennkraftmaschine
bekannt. Dabei wird für
die Ermittlung des in die jeweiligen Brennräume strömenden Frischgasmassenstroms
ein abschnittsweise linearer Zusammenhang zwischen diesem und dem
Saugrohrdruck angenommen. Eine Steigung und ein Absolutglied werden
dabei unter Berücksichtigung
wesentlicher Einflussfaktoren als Funktion der Drehzahl, der Saugrohrgeometrie,
der Zylinderzahl, der Ventilsteuerzeiten sowie der Temperatur der
Luft im Saugrohr ermittelt. Diese Werte sind bevorzugt in dem Kennfeld
einer elektronischen Motorsteuerungseinrichtung abgelegt. Ein reduzierter
Strömungsquerschnitt
bezüglich
der Drosselklappe wird einerseits abhängig von der Drosselklappenstellung
ermittelt und zusätzlich
abhängig
von einer Abweichung eines mittels des Modells ermittelten Schätzwertes
des Saugrohrdrucks und eines gemessenen Saugrohrdrucks in Form eines
Regelkreises angepasst.
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Die
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum Betreiben einer Brennkraftmaschine zu schaffen, das beziehungsweise
die einen einfachen und zuverlässigen
Betrieb der Brennkraftmaschine ermöglichen. 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 gemäß eines ersten
Aspekts aus durch ein Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung
zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit einem Ansaugtrakt, in
dem eine Schaltvorrichtung zum Verändern einer effektiven Saugrohrlänge und/oder
eines effektiven Ansaugtraktvolumens angeordnet ist. Mittels eines
dynamischen Modells des Ansaugtraktes wird ein geschätzter Saugrohrdruck
abhängig
von mindestens einer Betriebsgröße der Brennkraftmaschine
ermittelt. Ein Anpassen des dynamischen Modells erfolgt abhängig von
ei nem Trimmwert, der abhängig
von dem geschätzten
und einem gemessenen Saugrohrdruck adaptiv angepasst wird. Falls
ein Verändern
der Schaltstellung der Schaltvorrichtung gesteuert wird, wird zum
Einen ein geschätzter
Altstellungs-Saugrohrdruck
abhängig
von dem Modell unter der Annahme des Einnehmens der bisherigen Schaltstellung der
Schaltvorrichtung und Unterbindens des adaptiven Anpassens des Trimmwertes
ermittelt und zum Anderen wird ein geschätzter Neustellungs-Saugrohrdruck abhängig von
dem Modell unter der Annahme des Einnehmens der veränderten
Schaltstellung der Schaltvorrichtung und Unterbindens des adaptiven
Anpassens des Trimmwertes ermittelt. Abhängig von einer Korrelationsprüfung des
geschätzten
Altstellungs-Saugrohrdrucks und des geschätzten Neustellungs-Saugrohrdrucks
wird bezüglich
des gemessenen Saugrohrdrucks auf eine tatsächliche Schaltstellung der
Schaltvorrichtung erkannt. Auf diese Weise kann die tatsächliche
Schaltstellung der Schaltvorrichtung besonders zuverlässig und
gleichzeitig einfach erkannt werden, insbesondere da der Einfluss
weiterer Störgrößen des
Modells in diesem Zusammenhang nur einen vernachlässigbaren
Einfluss hat.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird der geschätzte Altstellungs-
und Neustellungs-Saugrohrdruck solange nach dem Steuern des Veränderns der
Schaltstellung der Schaltvorrichtung ermittelt, bis einer des geschätzten Altstellungs- oder
Neustellungs-Saugrohrdruck auf vorgegebenen Weise stärker korreliert
zu dem gemessenen Saugrohrdruck. In diesem Zusammenhang kann bei
Umschaltpunkten der Schaltstellung der Schaltvorrichtung mit grundsätzlich unverändertem
Saugrohrdruck zwischen den beiden verschiedenen Schaltstellungen
so einfach sichergestellt werden, dass die tatsächliche Schaltstellung dann
auch zuverlässig
erkannt wird und andererseits auch die tatsächliche Schaltstellung mög lichst
schnell erkannt wird und auch gleich wieder das adaptive Anpassen
des Trimmwertes fortgesetzt werden kann und somit ein Ermitteln
des geschätzten
Saugrohrdrucks besonders präzise
möglich
ist.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird, falls ein
Verändern
der Schaltstellung der Schaltvorrichtung gesteuert wird, ferner
ein angepasster geschätzter
Neustellungs-Saugrohrdruck abhängig
von dem Modell unter der Annahme des Einnehmens der veränderten Schaltstellung
der Schaltvorrichtung und Weiterführens des adaptiven Anpassens
des Trimmwertes ermittelt. Bei erkannter Übereinstimmung der tatsächlichen
Schaltstellung mit der gesteuerten Schaltstellung wird dann der
weiter adaptiv angepasste Trimmwert sofort für das Modell zugrunde gelegt.
Auf diese Weise können
Einflüsse
durch eventuelle Störgrößen während der
Dauer bis die tatsächliche
Schaltstellung erkannt ist gleich in den Trimmwert eingehen und
dann mit diesem, die aktuellen Bedingungen berücksichtigenden, Trimmwert das
dynamische Modell entsprechend korrigiert werden, nachdem die tatsächliche
Schaltstellung erkannt wurde.
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Die
Erfindung zeichnet sich gemäß eines zweiten
Aspekts aus durch ein Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung
zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit einem Ansaugtrakt, in
dem eine Schaltvorrichtung zum Verändern einer effektiven Saugrohrlänge und/oder
eines effektiven Ansaugtraktvolumens angeordnet ist. Mittels eines
dynamischen Modells des Ansaugtraktes wird ein geschätzter Luftmassenstrom
abhängig
von mindestens einer Betriebsgröße der Brennkraftmaschine
ermittelt. Ein Anpassen des dynamischen Modells erfolgt abhängig von
einem Trimmwert, der abhängig von
dem geschätzten
und einem gemessenen Luftmassenstrom adaptiv angepasst wird. Falls ein
Verändern
der Schaltstellung der Schaltvorrichtung gesteuert wird, wird zum
Einen ein geschätzter
Altstellungs-Luftmassenstrom
abhängig
von dem Modell unter der Annahme des Einnehmens der bisherigen Schaltstellung
der Schaltvorrichtung und Unterbindens des adaptiven Anpassens des
Trimmwertes ermittelt und zum Anderen wird ein geschätzter Neustellungs-Luftmassenstrom abhängig von
dem Modell unter der Annahme des Einnehmens der veränderten
Schaltstellung der Schaltvorrichtung und Unterbindens des adaptiven
Anpassens des Trimmwertes ermittelt. Abhängig von einer Korrelationsprüfung des
geschätzten
Altstellungs- Luftmassenstroms und des geschätzten Neustellungs-Luftmassenstroms wird
bezüglich
des gemessenen Luftmassenstroms auf eine tatsächliche Schaltstellung der
Schaltvorrichtung erkannt. Auf diese Weise kann die tatsächliche
Schaltstellung der Schaltvorrichtung besonders zuverlässig und
gleichzeitig einfach erkannt werden, insbesondere da der Einfluss
weiterer Störgrößen des
Modells in diesem Zusammenhang nur einen vernachlässigbaren
Einfluss hat.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird der geschätzte Altstellungs-
und Neustellungs-Luftmassenstrom solange nach dem Steuern des Veränderns der
Schaltstellung der Schaltvorrichtung ermittelt, bis einer des geschätzten Altstellungs-
oder Neustellungs-Luftmassenstroms auf vorgegebenen Weise stärker korreliert
zu dem gemessenen Luftmassenstrom. In diesem Zusammenhang kann bei
Umschaltpunkten der Schaltstellung der Schaltvorrichtung mit grundsätzlich unverändertem Luftmassenstrom
zwischen den beiden verschiedenen Schaltstellungen so einfach sichergestellt
werden, dass die tatsächliche
Schaltstellung dann auch zuverlässig
erkannt wird und andererseits auch die tatsächliche Schaltstellung möglichst
schnell erkannt wird und auch gleich wieder das adaptive Anpassen des
Trimmwertes fortgesetzt werden kann und somit ein Ermitteln des
geschätzten
Luftmassenstroms besonders präzise
möglich
ist.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird, falls ein
Verändern
der Schaltstellung der Schaltvorrichtung gesteuert wird, ferner
ein angepasster geschätzter
Neustellungs-Luftmassenstrom abhängig
von dem Modell unter der Annahme des Einnehmens der veränderten Schaltstellung
der Schaltvorrichtung und Weiterführens des adaptiven Anpassens
des Trimmwertes ermittelt. Bei erkannter Übereinstimmung der tatsächlichen
Schaltstellung mit der gesteuerten Schaltstellung wird dann der
weiter adaptiv angepasste Trimmwert sofort für das Modell zugrunde gelegt.
Auf diese Weise können
Einflüsse
durch eventuelle Störgrößen während der
Dauer bis die tatsächliche
Schaltstellung erkannt ist gleich in den Trimmwert eingehen und
dann mit diesem, die aktuellen Bedingungen berücksichtigenden, Trimmwert das
dynamische Modell entsprechend korrigiert werden, nachdem die tatsächliche
Schaltstellung erkannt wurde.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert.
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Es
zeigen:
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1 eine
Brennkraftmaschine mit einer Steuervorrichtung,
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2 und 3 ein
Ablaufdiagramm eines Programms zum Betreiben der Brennkraftmaschine, das
in der Steuervorrichtung abgearbeitet wird, und
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4 ein
weiteres Ablaufdiagramm eines weiteren Programms zum Betreiben der
Brennkraftmaschine, das in der Steuervorrichtung abgearbeitet wird.
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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 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.
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Ferner
ist in dem Ansaugtrakt eine Schaltvorrichtung 9 zum Verändern einer
effektiven Saugrohrlänge
und/oder eines effektiven Ansaugtraktvolumens vorhanden. Die Schaltvorrichtung
kann beispielsweise als Schaltklappe in dem jeweiligen Saugrohr 7 vorgesehen
sein und so abhängig
von ihrer Schaltstellung eine effektive Saugrohrlänge des Saugrohrs 7 festlegen.
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Dabei
kann beispielsweise in einer Schaltstellung eine Kommunikation der
Saugrohre untereinander erfolgen mit dem Effekt, dass sich strömungstechnisch
ein zweiter Sammler bildet, und in einer weiteren Schaltstellung
diese Kommunikation unterbunden sein.
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Ferner
kann die Schaltvorrichtung 9 auch so ausgebildet sein,
dass die angesaugte Luft je nach Schaltstellung beispielsweise durch
unterschiedliche Abschnitte des Saugrohres 7 strömt, die
eine unterschiedliche Länge
aufweisen und somit auch die effektive Saugrohrlänge umschaltbar ist.
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Die
Schaltvorrichtung 9 kann auch so ausgebildet sein, dass
sich je nach ihrer Schaltstellung das genutzte Volumen des Ansaugtraktes ändert. Die Schaltvorrichtung 9 kann
so ausgebildet sein um entweder eine Schwingungsaufladung oder auch
eine Resonanzaufladung in dem Brennraum des Zylinders Z1 zu ermöglichen.
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Durch
entsprechendes Einstellen der Schaltstellung abhängig von beispielsweise der
Drehzahl oder einer sonstigen Lastgröße der Brennkraftmaschine kann
dann abhängig
von der Anzahl der verschiedenen Schaltstellungen der Schaltvorrichtung
in mehreren Betriebsbereichen der Brennkraftmaschine eine erhöhte Befüllung des
jeweiligen Brennraums des Zylinders Z1 erreicht werden.
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Der
Motorblock 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 und
einem Gasauslassventil 13. Der Zylinderkopf 3 umfasst
ferner ein Einspritzventil 18 und eine Zündkerze 19.
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In
dem Abgastrakt 4 ist ein Abgaskatalysator 21 angeordnet,
der bevorzugt als Dreiwege-Katalysator ausgebildet ist.
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Eine
Steuervorrichtung 25 ist vorgesehen, der Sensoren zugeordnet
sind, die verschiedene Messgrößen erfassen
und jeweils den Messwert der Messgröße ermitteln. Betriebsgrößen umfassen
die Messgrößen und
von diesen abgeleitete Größen. Die Steuervorrichtung 25 ermittelt
abhängig
von mindestens einer der Betriebsgrößen Stellgrößen, die dann in ein oder mehrere Stellsignale
zum Steuern der Stellglieder mittels entsprechender Stellantriebe
umgesetzt werden. Die Steuervorrichtung 25 kann auch als
Vorrichtung zum Steuern der Brennkraftmaschine oder als Vorrichtung
zum Betreiben der Brennkraftmaschine bezeichnet werden.
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Die
Sensoren sind ein Pedalstellungsgeber 26, welcher eine
Fahrpedalstellung eines Fahrpedals 27 erfasst, ein Luftmassensensor 28,
welcher einen Luftmassenstrom stromaufwärts der Drosselklappe 5 als
gemessener Luftmassenstrom MAF_MES erfasst, ein Drosselklappenstellungssensor 30,
welcher eine Drosselklappenstellung TPS erfasst, ein Temperatursensor 32,
welcher eine Ansauglufttemperatur T_IM erfasst, ein Saugrohrdrucksensor 34,
welcher einen gemessenen Saugrohrdruck MAP_MES in dem Sammler 6 erfasst,
ein Kurbelwellenwinkelsensor 36, welcher einen Kurbelwellenwinkel
erfasst, dem dann eine Drehzahl zugeordnet wird. Ferner ist eine
Abgassonde 42 vorgesehen, die stromaufwärts des Abgaskatalysators 21 in
dem Abgastrakt 4 angeordnet ist und die einen Restsauerstoffgehalt
des Abgases erfasst und deren Messsignal charakteristisch ist für das Luft/Kraftstoff-Verhältnis in
dem Brennraum des Zylinders Z1 vor der Oxidation des Kraftstoffs.
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Darüber hinaus
kann auch ein eigener Drucksensor zum Erfassen des Drucks PUT stromaufwärts der
Drosselklappe 5 in dem Ansaugtrakt 1 vorgesehen
sein. Dies kann jedoch auch durch geeignete Signalauswertung des
Messsignals des Saugrohrdrucksensors 34 beispielsweise
in einem Betriebszustand der Volllast erfolgen, in dem ein Druckabfall über die
Drosselklappe 5 vernachlässigbar ist oder genau modellierbar
ist.
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Je
nach Ausführungsform
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
Schaltvorrichtung 9, das Einspritzventil 18 oder
die Zündkerze 19.
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Bevorzugt
weist die Brennkraftmaschine noch weitere Zylinder Z2 bis Z6 auf,
denen dann jeweils auch entsprechende Stellglieder und Sensoren und
auch Saugrohre 7 zugeordnet sind.
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Ein
Programm zum Betreiben der Brennkraftmaschine ist in einem Speicher
der Steuervorrichtung 25 gespeichert und wird während des
Betriebs der Brennkraftmaschine in der Steuervorrichtung abgearbeitet.
Das Programm zum Betreiben der Brennkraftmaschine ist im Folgenden
anhand des Ablaufdiagramms der 2 und 3 näher erläutert. Das
Programm wird in einem Schritt S1 sehr zeitnah zu einem Start der
Brennkraftmaschine gestartet. In dem Schritt S1 können gegebenenfalls
Variablen initialisiert werden.
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In
einem Schritt S2 wird ein reduzierter Strömungsquerschnitt ARED des Saugrohres 7 im
Bereich der Drosselklappe 5 abhängig von der Drosselklappenstellung
TPS ermittelt. Dazu kann beispielsweise ein geeignet bedatetes Kennfeld
oder eine geeignete bedatete Kennlinie vorgesehen sein.
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In
einem Schritt S3 wird anschließend
geprüft,
ob ein Verändern
der Schaltstellung der Schaltvorrichtung 9 gesteuert wird
oder ein Merker M gesetzt ist. Der Merker M wird bevorzugt bei dem
Start zurückgesetzt.
Das Steuern einer veränderten Schaltstellung
der Schaltvorrichtung 9 erfolgt bevorzugt mittels einer
weiteren Funktion, die auch in Form eines Programms in der Steuervorrichtung 25 gespeichert
ist und während
des Betriebs der Brennkraftmaschine abgearbeitet wird.
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Ist
die Bedingung des Schrittes S3 nicht erfüllt, so wird die Bearbeitung
in einem Schritt S4 (3) fortgesetzt, in dem ein Trimmwert
TRIM bevorzugt abhängig
von dem im Zusammenhang mit einem vorangegangenen Durchlauf des
Schrittes S8 ermittelten geschätzten
Saugrohrdrucks MAP_EST und dem zugeordneten gemessenen Saugrohrdruck MAP_MES
adaptiv angepasst wird. Der Trimmwert TRIM wird bevorzugt eingesetzt
zur Korrektur des reduzierten Strömungsquerschnitts ARED kann
jedoch beispielsweise auch eingesetzt werden zur Korrektur des Drucks
PUT stromaufwärts
der Drosselklappe 5. Dabei wird der Trimmwert TRIM bevorzugt
so in dem Schritt S4 adaptiv angepasst, dass eine Abweichung zwischen
dem Schätzwert
MAP_EST und dem gemessenen Saugrohrdruck MAP_MES minimiert wird. In
diesem Zusammenhang werden somit auch bei vorangegangenen Durchläufen ermittelte
Werte des Trimmwertes TRIM berücksichtigt.
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In
einem Schritt S6 werden anschließend charakteristische Werte
zum Charakterisieren einer Schlucklinie ermittelt, die das Schluckverhalten
der jeweiligen Brennräume
im Hinblick auf das Zuströmen
von Gas über
das jeweilige Saugrohr
7 modellieren. In diesem Zusammenhang
wird bevorzugt ein abschnittsweise linearer Ansatz genutzt, bevorzugt mit
einem Offset VOL_EFF_OFS eines Volumenwirkungsgrades und einer Steigung
VOL_EFF_SLOP des Volumenwirkungsgrades. Der Offset VOL_EFF_OFS und
die Steigung VOL_EFF_SLOP des Volumenwirkungsgrades werden zumindest
abhängig
von der Schaltstellung SK der Schaltvorrichtung
9 in dem
Schritt S6 ermittelt. Ein entsprechend abschnittsweiser linearer
Ansatz zum Modellieren der Schlucklinie ist auch in der
EP 0820 559 B1 offenbart, deren
Inhalt hiermit diesbezüglich
einbezogen ist. Ferner ist auch in dem Fachbuch "Handbuch Verbrennungsmotor", das eingangs bereits
zitiert wurde, ein entsprechender Ansatz auf Seite 558 offenbart, dessen
Inhalt hiermit auch diesbezüglich
einbezogen ist.
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In
einem Schritt S8 wird dann der geschätzte Saugrohrdruck MAP_EST
für den
aktuellen Berechnungszyklus, der durch „[k]" gekennzeichnet ist, ermittelt. Der
aktuelle Berechnungszyklus ist bevorzugt ein aktuelles Zylindersegment.
Die Dauer eines Zylindersegments bezogen auf den Kurbelwellenwinkel ist
derjenige Winkel, der sich aus der Division des Gesamtwinkels für ein Arbeitsspiel
dividiert durch die Anzahl der Zylinder ergibt. So beträgt das Zylindersegment
bei einer Viertaktbrennkraftmaschine mit vier Zylindern beispielsweise
180 Grad Kurbelwellenwinkel.
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„[k–1]" repräsentiert
in diesem Zusammenhang den vorangegangenen Berechnungszyklus, also
beispielsweise das vorangegangene Zylindersegment.
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Das
Ermitteln des geschätzten
Saugrohrdrucks MAP_EST erfolgt mittels eines dynamischen physikalischen
Modells des Ansaugtraktes, dessen grundsätzliche konkrete Ausgestaltung
beispielsweise in der
EP
0820 559 B1 oder auch in dem Fachbuch "Handbuch Verbrennungsmotor", das bereits eingangs
zitiert wurde, auf den Seiten 557 bis 559 näher erläutert ist und deren Inhalt
hiermit diesbezüglich
einbezogen ist. Das Ermitteln des geschätzten Saugrohrdrucks MAP_EST
erfolgt mittels des dynamischen physikalischen Modells abhängig von
dem reduzierten Strömungsquerschnitt
ARED und zwar unter Berücksichtigung
bevorzugt des Trimmwertes TRIM, des Offsets VOL_EFF_OFS und der
Steigung VOL_EFF_SLOP des Volumenwir kungsgrads, des Drucks PUT stromaufwärts der
Drosselklappe
5, der Ansauglufttemperatur TIM, des bei
dem vorangegangenen Berechnungszyklus ermittelten geschätzten Saugrohrdrucks
MAP_EST und einer geschätzten zeitlichen
Ableitung MAP_DT_EST des Saugrohrdrucks bei dem vorangegangenen
Berechnungszyklus.
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In
diesem Zusammenhang wird beispielsweise ein Ansatz gewählt, der
zu dem Vorgehen gemäß der
EP 0 820 559 B1 korrespondiert
und dort insbesondere der Beziehung 2.7 entspricht. Anschließend wird
die Bearbeitung, gegebenenfalls nach einer vorgebbaren Wartezeitdauer
oder einem vorgebbaren Kurbelwellenwinkel erneut in dem Schritt
S2 fortgesetzt.
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Ist
die Bedingung des Schrittes S3 hingegen erfüllt, so wird in einem Schritt
S10 der Trimmwert TRIM ermittelt, aber das adaptive Anpassen des Trimmwertes
TRIM unterbunden, das heißt
es wird mit bei vorangegangenen Berechnungszyklen adaptiv angepassten
Trimmwerten TRIM gerechnet.
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In
einem Schritt S12 werden dann der Offset VOL_EFF_OFS und die Steigung
VOL_EFF_SLOP des Volumenwirkungsgrades unter Zugrundelegen einer
Neustellung SK_N der Schaltstellung SK der Schaltvorrichtung 9 ermittelt,
wobei die Neustellung SK_N der gesteuerten veränderten Schaltstellung SK der
Schaltvorrichtung entspricht. Ansonsten korrespondiert das Vorgehen
gemäß des Schrittes
S12 zu dem gemäß des Schrittes
S6.
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In
einem Schritt S14 wird anschließend
ein geschätzter
Neustellungs-Saugrohrdruck MAP_EST_N mittels des dynamischen Modells
zum Ermitteln des geschätzten
Saugrohrdrucks MAP_EST ermittelt unter Zugrundelegung der in den Schritten
S10 und S12 ermittelten Werte.
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Quasi
parallel dazu werden Schritt S16 und S18 abgearbeitet. In dem Schritt
S16 werden der Offset VOL_EFF_OFS und die Steigung VOL_EFF_SLOP
des Volumenwirkungsgrades für eine
Altstellung SK_A der Schaltstellung SK der Schaltvorrichtung ermittelt,
wobei die Altstellung SK_A derjenigen vor dem Steuern der geänderten Schaltstellung
SK entspricht.
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In
dem Schritt S18 wird dann ein geschätzter Altstellungs-Saugrohrdruck MAP_EST_A
abhängig von
dem dynamischen physikalischen Modell des Ansaugtraktes unter der
Annahme des Einnehmens der unveränderten
Schaltstellung also der Altstellung SK_A der Schaltvorrichtung 9 und
unter Unterbindens des adaptiven Anpassens des Trimmwertes TRIM
ermittelt. Bei den Durchläufen
der Schritte S14 und S18 wird bevorzugt bezüglich des bei dem vorangegangenen
Berechnungszyklus geltenden geschätzten Saugrohrdrucks MAP_EST
[k–1]
und dessen zeitlicher Ableitung MAP_ET_EST [k–1] der jeweilige bei dem letzten
Berechnungszyklus ermittelte geschätzte Neustellungs-Saugrohrdruck MAP_EST_N
beziehungsweise Altstellungs-Saugrohrdruck
MAP_EST_A zugrunde gelegt. Eine Ausnahme hierzu bildet gegebenenfalls
ein Berechnungszyklus, bei dem die Bedingung des Schrittes S3 durch
ein Steuern des Veränderns
der Schaltstellung SK der Schaltvorrichtung 9 neu erfüllt wurde
und somit bei vorangegangenen Berechnungszyklen die Schritte S4
bis S8 abgearbeitet wurden. In diesem Fall wird dann der bei dem
jeweiligen vorangegangenen Berechnungszyklus des Schrittes S8 ermittelte geschätzte Saugrohrdruck
MAP_EST genutzt.
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In
einem Schritt S20 wird eine Schätzwertdifferenz
DMAP ermittelt und zwar abhängig
von einem Betrag ABS des geschätzten
Altstellungs-Saugrohrdrucks MAP_EST_A abzüglich des geschätzten Neustellungs-Saugrohrdrucks
MAP_EST_N.
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In
einem Schritt S22 wird geprüft,
ob die Schätzwertdifferenz
DMAP größer ist
als ein geeignet vorgegebener Schwellenwert THD. Der Schwellenwert
THD ist dabei so vorgegeben, dass bevorzugt erst nach Überschreiten
der Schätzwertdifferenz DMAP
bezüglich
des Schwellenwertes THD ein zuverlässiges Erkennen der tatsächlichen
Schaltstellung SK der Schaltvorrichtung 9 anhand der folgenden
Schritte möglich
ist.
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Ist
die Bedingung des Schrittes S22 somit nicht erfüllt, so wird die Bearbeitung,
gegebenenfalls nach der vorgegebenen Wartezeitdauer oder dem vorgegebenen
Kurbelwellenwinkel erneut in dem Schritt S2 fortgesetzt.
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Ist
die Bedingung des Schrittes S22 hingegen erfüllt, so wird in einem Schritt
S24 geprüft,
ob der Betrag ABS einer Differenz des geschätzten Altstellungs-Saugrohrdrucks
MAP_EST_A und des gemessenen Saugrohrdrucks MAP_MES kleiner ist
als der Betrag ABS einer Differenz des geschätzten Neustellungs-Saugrohrdrucks MAP_EST_N
und des gemessenen Saugrohrdrucks MAP_MES. Durch diese Bedingung
erfolgt somit eine konkrete Realisierung einer Korrelationsprüfung des
geschätzten
Altstellungs-Saugrohrdrucks MAP_EST_A und des geschätzten Neustellungs-Saugrohrdrucks MAP_EST_N
bezüglich
des gemessenen Saugrohrdrucks MAP_MES.
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Ist
die Bedingung des Schrittes S24 erfüllt, so wird in einem Schritt
S26 als die tatsächliche Schaltstellung
SK der Schaltvorrichtung 9 die Altstellung SK_A erkannt
und somit hat trotz des gesteuerten Veränderns der Schaltstellung SK
der Schaltvorrichtung 9 tatsächlich kein Verändern der
Schaltstellung SK stattgefunden.
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Ist
die Bedingung des Schrittes S24 hingegen nicht erfüllt, so
wird der Schaltstellung SK in einem Schritt S28 dann die Neustellung
SK_N zugeordnet und somit als die tatsächliche Schaltstellung SK erkannt.
Alternativ kann auch die Bedingung des Schrittes S24 dahingehend
erweitert sein, dass die ursprüngliche
Bedingung des Schrittes S24 bei mehrfachen Durchläufen des
Schrittes S24 erfüllt sein
muss, bevor dann entsprechend die Schritte S26 oder S28 abgearbeitet
werden. In diesem Fall ist dann noch eine Rückkopplung von dem Schritt
S24 zu dem Schritt S2 vorgesehen.
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Im
Zusammenhang mit der Abarbeitung der Schritte S26 und S28 wird auch
bevorzugt der Merker M dann wieder zurückgesetzt. Bei einem sich daran anschließenden Durchlauf
des Schrittes S6 wird dann die in den Schritten S26 oder S28 entsprechend ermittelte
Schaltstellung SK berücksichtigt.
Durch dieses Vorgehen kann durch das parallele Ermitteln von dem
geschätzten
Altstellungs-Saugrohrdruck MAP_EST_A und dem geschätzten Neustellungs-Saugrohrdruck
MAP_EST_N mit hoher Zuverlässigkeit
die korrekte tatsächliche
Schaltstellung SK der Schaltvorrichtung 9 ermittelt werden.
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Bevorzugt
werden ferner parallel zu den Schritten S1 bis S14 auch Schritte
S30 bis S34 abgearbeitet. Der Schritt S30 unterscheidet sich von
dem Schritt S12 dadurch, dass ein Hintergrund-Trimmwert TRIM_B in
dem Schritt S30 durch adaptives Anpassen des Hintergrund-Trimmwertes
TRIM_B abhängig von
bei entsprechenden Durchläufen
des Schrittes S34 ermittelten angepassten geschätzten Neustellungs-Saugrohrdruck
MAP_EST_AD_N und des zugeordneten gemessenen Saugrohrdrucks MAP_MES
ermittelt wird. Wenn bei dem vorangegangenen Berechnungszyklus des
Programms gemäß der 2 und 3 die
Bedingung des Schrittes S3 nicht erfüllt war, so wird in dem Schritt
S30 der zu letzt gültige
Trimmwert TRIM dem Hintergrund-Trimmwert TRIM_B zugeordnet.
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Der
Schritt S32 entspricht dem Schritt S12. In dem Schritt S34 wird
dann der angepasste geschätzte
Neustellungs-Saugrohrdruck MAP_EST_AD_N
abhängig
von dem dynamischen physikalischen Modell des Saugrohrdrucks ermittelt korrespondierend
zu dem Vorgehen gemäß des Schrittes
S14, wobei der Hintergrund-Trimmwert TRIM_B berücksichtigt wird und für das Ermitteln
der bei den vorangegangenen Berechnungszyklen ermittelten geschätzten Saugrohrdrucks
MAP_EST und der zeitlichen Ableitung MAP_DT_EST [k–1] der
bei dem entsprechenden vorangegangenen Berechnungszyklus ermittelte
angepasste geschätzte
Neustellungs-Saugrohrdruck MAP_EST_AD_N herangezogen wird. Falls
die Schritte S30 bis S34 vorgesehen sind kann dann im Zusammenhang
mit der Abarbeitung des Schrittes S28 dem Trimmwert TRIM für folgende
Bearbeitung des Schrittes S4 der Hintergrund-Trimmwert TRIM_B zugewiesen
werden. Dies hat den Vorteil, dass bei durch mehrere Durchläufe hervorgerufene
länger
andauernden Bearbeitung der Schritte S10 bis S28 einhergehende Veränderungen bezüglich von
Einflussgrößen, die
Störgrößen des Modells
bilden, dies direkt bei der nächsten
Bearbeitung des Schrittes S4 berücksichtigt
werden kann und somit in dem Schritt S8 der geschätzte Saugrohrdruck
MAP_EST mit höherer
Präzision
ermittelt werden kann.
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Ein
weiteres Programm zum Betreiben der Brennkraftmaschine ist im Folgenden
näher anhand der
4 erläutert. Das
Programm umfasst die Schritte S1 bis S18 und bevorzugt S30 bis S34
gemäß der
2 und
3.
Ein Schritt S40 wird im Anschluss an die Schritte S14, S18 und ggf.
S34 abgearbeitet. In dem Schritt S40 wird ein geschätzter Altstellungs-Luftmassenstrom MAF_EST_A
abhängig von
dem geschätzten Altstellungs-Saugrohrdruck MAP_EST_A,
dem Druck PUT stromaufwärts
der Drosselklappe
5 und dem reduzierten Strömungsquerschnitt
ARED ermittelt. Dies kann beispielsweise entsprechend des in der
EP 0 820 559 B1 offenbarten
Vorgehens, das hiermit diesbezüglich
einbezogen ist, und insbesondere entsprechend der dortigen Beziehung
2.3 erfolgen. Ferner wird in dem Schritt S40 auch ein geschätzter Neustellungs-Luftmassenstrom
MAF_EST_N abhängig
von dem geschätzten Neustellungs-Saugrohrdruck MAP_EST_N,
dem Druck PUT stromaufwärts
der Drosselklappe
5 und dem reduzierten Strömungsquerschnitt
ARED ermittelt. Bei vorangehender Abarbeitung der Schritte S30 bis
S34 wird in dem Schritt S40 auch ein angepasster geschätzter Neustellungs-Luftmassenstrom MAF_N_AD_EST
abhängig
von dem angepassten geschätzten
Neustellungs-Saugrohrdruck MAP_EST_AD_N, dem Druck PUT stromaufwärts der
Drosselklappe
5 und dem reduzierten Strömungsquerschnitt ARED ermittelt.
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Ferner
wird in dem Schritt S40 eine Luftmassen-Schätzwertdifferenz
DMAF ermittelt und zwar abhängig
von einem Betrag ABS des geschätzten Altstellungs-Luftmassenstroms
MAF_EST_A abzüglich
des geschätzten
Neustellungs-Luftmassenstroms
MAF_EST_N.
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In
einem Schritt S42 wird geprüft,
ob die Luftmassen-Schätzwertdifferenz
DMAF größer ist
als der geeignet vorgegebene Schwellenwert THD. Der Schwellenwert
THD ist dabei so vorgegeben, dass bevorzugt erst nach Überschreiten
der Schätzwertdifferenz
DMAF bezüglich
des Schwellenwertes THD ein zuverlässiges Erkennen der tatsächlichen
Schaltstellung SK der Schaltvorrichtung 9 anhand der folgenden
Schritte möglich
ist.
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Ist
die Bedingung des Schrittes S42 somit nicht erfüllt, so wird die Bearbeitung,
gegebenenfalls nach der vorgegebenen Wartezeitdauer oder dem vorgegebenen
Kurbelwellenwinkel erneut in dem Schritt S2 fortgesetzt.
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Ist
die Bedingung des Schrittes S42 hingegen erfüllt, so wird in einem Schritt
S44 geprüft,
ob der Betrag ABS einer Differenz des geschätzten Altstellungs-Luftmassenstroms
MAF_EST_A und des gemessenen Luftmassenstroms MAF_MES kleiner ist
als der Betrag ABS einer Differenz des geschätzten Neustellungs-Luftmassenstroms
MAF_EST_N und des gemessenen Luftmassenstroms MAF_MES. Durch diese
Bedingung erfolgt somit eine konkrete Realisierung einer Korrelationsprüfung des
geschätzten
Altstellungs-Luftmassenstroms MAF_EST_A und des geschätzten Neustellungs-Luftmassenstroms
MAF_EST_N bezüglich
des gemessenen Luftmassenstroms MAF_MES.
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Ist
die Bedingung des Schrittes S44 erfüllt, so wird in einem Schritt
S46 als die tatsächliche Schaltstellung
SK der Schaltvorrichtung 9 die Altstellung SK_A erkannt
und somit hat trotz des gesteuerten Veränderns der Schaltstellung SK
der Schaltvorrichtung 9 tatsächlich kein Verändern der
Schaltstellung SK stattgefunden.
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Ist
die Bedingung des Schrittes S44 hingegen nicht erfüllt, so
wird der Schaltstellung SK in einem Schritt S48 dann die Neustellung
SK_N zugeordnet und somit als die tatsächliche Schaltstellung SK erkannt.
Alternativ kann auch die Bedingung des Schrittes S44 dahingehend
erweitert sein, dass die ursprüngliche
Bedingung des Schrittes S44 bei mehrfachen Durchläufen des
Schrittes S44 erfüllt sein
muss, bevor dann entsprechend die Schritte S46 oder S48 abgearbeitet
werden. In diesem Fall ist dann noch eine Rückkopplung von dem Schritt
S44 zu dem Schritt S2 vorgesehen.
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Im
Zusammenhang mit der Abarbeitung der Schritte S46 und S48 wird auch
bevorzugt der Merker M dann wieder zurückgesetzt. Bei einem sich daran anschließenden Durchlauf
des Schrittes S6 wird dann die in den Schritten S46 oder S48 entsprechend ermittelte
Schaltstellung SK berücksichtigt.
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Bei
der Ausführungsform
des Programms gemäß der 4 wird
der Trimmwert TRIM in dem Schritt S4 (3) bevorzugt
abhängig
von dem im Zusammenhang mit einem vorangegangenen Durchlauf des
Schrittes S40 ermittelten geschätzten
Luftmassenstrom MAF_EST und dem zugeordneten gemessenen Luftmassenstrom
MAF_MES adaptiv angepasst. In diesem Zusammenhang wird der Trimmwert
TRIM bevorzugt so in dem Schritt S4 adaptiv angepasst, dass eine
Abweichung zwischen dem geschätzten
Luftmassenstrom MAF_EST und dem gemessenen Luftmassenstrom MAF_MES
minimiert wird. In diesem Zusammenhang werden somit auch bei vorangegangenen
Durchläufen
ermittelte Werte des Trimmwertes TRIM berücksichtigt.
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Bei
der Ausführungsform
des Programms gemäß der 4 wird
der Hintergrund-Trimmwert TRIM_B in dem Schritt S30 durch adaptives
Anpassen des Hintergrund-Trimmwertes TRIM_B abhängig von bei entsprechenden
Durchläufen
des Schrittes S34 ermittelten angepassten geschätzten Neustellungs-Luftmassenstroms
MAF_EST_AD_N und des zugeordneten gemessenen Luftmassenstroms MAF_MES
ermittelt. Wenn bei dem vorangegangenen Berechnungszyklus des Programms
gemäß der 2 und 3 die
Bedingung des Schrittes S3 nicht erfüllt war, so wird in dem Schritt
S30 der zuletzt gültige
Trimmwert TRIM dem Hintergrund-Trimmwert TRIM_B
zugeordnet.