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Stand der Technik
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Die
Erfindung geht von einem Verfahren und von einer Vorrichtung zum
Betreiben einer Brennkraftmaschine nach der Gattung der unabhängigen Ansprüche
aus.
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Es
sind bereits Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine bekannt,
bei denen der Umgebungsdruck mittels eines Umgebungsdrucksensors
und der Saugrohrdruck mittels eines Saugrohrdrucksensors gemessen
werden. Weiterhin sind Vorrichtungen zum Betreiben einer Brennkraftmaschine bekannt,
wobei die Brennkraftmaschine einen Umgebungsdrucksensor zur Messung
des Umgebungsdrucks und einen Saugrohrdrucksensor zur Messung des
Saugrohrdrucks umfasst.
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Vorteile der Erfindung
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Offenbarung der Erfindung
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Durch
das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße
Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit den Merkmalen
der unabhängigen Ansprüche wird demgegenüber
der Vorteil bewirkt, dass in mindestens einem Betriebszustand der
Brennkraftmaschine, in dem der Saugrohrdruck voraussichtlich einem
Abgleichdruck, insbesondere einem Umgebungsdruck oder einem Ladedruck,
entspricht, der vom Saugrohrdrucksensor gemessene Saugrohrdruck
mit dem vom Abgleichdrucksensor gemessenen Abgleichdruck verglichen wird
und dass der vom Saugrohrdrucksensor gemessene Saugrohrdruck abhängig vom
Vergleichsergebnis korrigiert wird. Auf diese Weise wird die Präzision der
Messung des Saugrohrdrucksensors an die in der Regel höhere
Präzision der Messung des Abgleichdrucksensors angepasst
und damit die Messgenauigkeit des Saugrohrdrucksensors erhöht.
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Durch
die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen
sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch
angegebenen Verfahrens möglich.
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Besonders
vorteilhaft ist es, wenn eine Differenz zwischen dem vom Abgleichdrucksensor
gemessenen Abgleichdruck und dem vom Saugrohrdrucksensor gemessenen
Saugrohrdruck gebildet wird und wenn der vom Saugrohrdrucksensor
gemessene Saugrohrdruck um die gebildete Differenz korrigiert wird.
Dies stellt eine besonders einfache und wenig aufwendige Korrektur
des vom Saugrohrdrucksensor gemessenen Saugrohrdrucks dar.
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Entsprechendes
gilt für den Fall, dass ein Verhältnis zwischen
dem vom Abgleichdrucksensor gemessenen Abgleichdruck und dem vom
Saugrohrsensor gemessenen Saugrohrdruck gebildet wird und dass der
vom Saugrohrdrucksensor gemessene Saugrohrdruck um das gebildete
Verhältnis korrigiert wird.
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Ein
weiterer Vorteil ergibt sich, wenn als der mindestens eine Betriebszustand
ein Volllastbetriebszustand oder ein Steuergerätenachlaufbetriebszustand
gewählt wird. In diesen beiden Betriebszuständen
ist gewährleistet, dass der Saugrohrdruck im Wesentlichen
dem Umgebungsdruck bzw. dem Ladedruck entspricht, so dass die Adaption des
vom Saugrohrdrucksensor gemessenen Saugrohrdrucks auf einen vom
Abgleichdrucksensor gemessenen Umgebungsdruck bzw. Ladedruck nicht verfälscht
wird.
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Ein
weiterer Vorteil ergibt sich, wenn die Korrektur des gemessenen
Saugrohrdruckes auf einen Wert begrenzt wird, der durch einen maximal
zulässigen Toleranzbereich für den gemessenen
Saugrohrdruck vorgegeben ist. Auf diese Weise wird zuverlässig
verhindert, dass eine fehlerhafte Korrektur des gemessenen Saugrohrdruckes
den gemessenen Saugrohrdruck zu sehr verfälscht.
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Ein
weiterer Vorteil ergibt sich, wenn die Korrektur des gemessenen
Saugrohrdruckes auf einen Wert begrenzt wird, der durch einen maximal
zulässigen Toleranzbereich einer Luft-/Kraftstoffgemischadaption
vorgeben ist. Auf diese Weise wird verhindert, dass das Luft-/Kraftstoffgemisch
aufgrund der Korrektur des gemessenen Saugrohrdruckes zu weit von einem
Vorgabewert abweichen kann.
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Ein
weiterer Vorteil ergibt sich, wenn die Korrektur nur dann ermittelt
wird, wenn für die Messung des Abgleichdruckes Fehlerfreiheit
detektiert wird. Auf diese Weise wird eine auf einem fehlerhaft
gemessenen Abgleichdruck basierende Korrektur und damit eine fehlerhafte
Korrektur verhindert.
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Als
weiterer Vorteil ergibt sich, dass die Fehlerfreiheit für
die Messung des Abgleichdruckes nur dann detektiert wird, wenn der
gemessene Abgleichdruck innerhalb eines vorgegebenen Diagnosebereiches
liegt. Auf diese Weise kann die Fehlerfreiheit für die
Messung des Abgleichdruckes zuverlässig festgestellt werden.
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Vorteilhaft
ist weiterhin, wenn bei der Korrektur des gemessenen Saugrohrdruckes
ein Druckoffset berücksichtigt wird, der durch einen Druckabfall an
einem Bauteil, vorzugsweise einer Drosselklappe, zwischen dem Ort
des Abgleichdrucksensors und dem Ort des Saugrohrdrucksensors bedingt
ist. Auf diese Weise wird die Genauigkeit der Korrektur erhöht.
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Zeichnung
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Ein
Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung
dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert. Es zeigen:
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1 eine
schematische Ansicht einer Brennkraftmaschine in Form eines Blockschaltbildes,
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2 ein
Funktionsdiagramm zur Erläuterung des erfindungsgemäßen
Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
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3a) einen vorgegebenen maximal zulässigen
Toleranzbereich für den vom Saugrohrdrucksensor gemessenen
Saugrohrdruck,
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3b) einen vorgegebenen maximal zulässigen
Toleranzbereich für den vom Abgleichdrucksensor gemessenen
Abgleichdruck,
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3c) einen Toleranzbereich für
den vom Saugrohrdrucksensor gemessenen Saugrohrdruck nach der erfindungsgemäßen
Korrektur,
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4a) den vorgegebenen maximal zulässigen
Toleranzbereich für den vom Saugrohrdrucksensor gemessenen
Saugrohrdruck unter Berücksichtigung eines maximal zulässigen
Toleranzbereiches einer Luft-/Kraftstoffgemischadaption,
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4b) ein weiteres Beispiel für
den vorgegebenen maximal zulässigen Toleranzbereich für den
vom Saugrohrdrucksensor gemessenen Saugrohrdruck, bei dem eine weitere
Korrektur des gemessenen Saugrohrdruckes in Richtung einer Abmagerung
des Luft-/Kraftstoffgemisches nicht mehr zulässig ist,
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4c) ein Beispiel für einen vom
Abgleichdrucksensor gemessenen Abgleichdruck, der außerhalb
des vorgegebenen maximal zulässigen Toleranzbereiches für
den gemessenen Abgleichdruck, jedoch innerhalb eines vorgegebenen
Diagnosebereiches, liegt und
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5 einen
Ablaufplan für einen beispielhaften Ablauf des erfindungsgemäßen
Verfahrens.
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Beschreibung des Ausführungsbeispiels
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In 1 kennzeichnet 1 eine
Brennkraftmaschine, die beispielsweise als Ottomotor oder als Dieselmotor
ausgebildet sein kann. Die Brennkraftmaschine 1 umfasst
einen Motorblock 40 mit einem oder mehreren in 1 nicht
dargestellten Zylindern. Dem Motorblock 40 wird über
eine Luftzufuhr 30 Frischluft zugeführt. In der
Luftzufuhr 30 ist eine Drosselklappe 50 angeordnet,
durch deren Stellung der Luftmassenstrom zu einem Brennraum des
Motorblocks 40 beeinflusst werden kann. Dabei wird die Stellung
der Drosselklappe 50 von einer Motorsteuerung 15 beispielsweise
abhängig von einer Fahrpedalstellung im Falle eines von
der Brennkraftmaschine 1 angetriebenen Fahrzeugs eingestellt.
Im Bereich der Drosselklappe 50 ist ein Positionssensor 130 beispielsweise
in Form eines Potentiometers angeordnet, mit dem die Stellung der
Drosselklappe 50 gemessen wird. Die gemessene Stellung
der Drosselklappe 50 wird dann in Form eines zeitlich kontinuierlichen
Messsignals von dem Positionssensor 130 an die Motorsteuerung 15 weitergeleitet.
Stromauf der Drosselklappe 50 ist in der Luftzufuhr 30 ein
Abgleichdrucksensor 5 angeordnet, der den Druck stromauf
der Drosselklappe 50 in der Luftzufuhr 30 misst
und das Messergebnis in Form eines zeitlich kontinuierlichen Signals
an die Motorsteuerung 15 weiterleitet. Der Druck in der
Luftzufuhr 30 stromauf der Drosselklappe 50 ist
dabei repräsentativ für den Umgebungsdruck wenn
kein Verdichter in der Luftzufuhr 30 angeordnet ist. Ist
ein oder sind mehrere Verdichter stromauf der Drosselklappe 50 angeordnet, so
ist der Druck stromauf der Drosselklappe 50 und stromab
sämtlicher Verdichter repräsentativ für
den Ladedruck. Stromab der Drosselklappe 50 mündet die
Luftzufuhr 30 in ein Saugrohr 35. Im Saugrohr 35 ist
ein Saugrohrdrucksensor 10 angeordnet, der den Saugrohrdruck
misst und das Messergebnis in Form eines zeitlich kontinuierlichen
Signals an die Motorsteuerung 15 weiterleitet. Die Zufuhr
von Kraftstoff kann entweder direkt in den Brennraum oder in die Luftzufuhr 30 oder
in das Saugrohr 35 erfolgen und ist in 1 aus
Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt.
Das bei der Verbrennung im Brennraum des Motorblocks 40 gebildete
Abgas wird in einen Abgasstrang 45 ausgestoßen.
Im Abgasstrang 45 ist eine Lambda-Sonde 55 angeordnet,
die den Sauerstoffgehalt im Abgas misst und ein entsprechend zeitlich
kontinuierliches Messsignal an die Motorsteuerung 15 weiterleitet.
Ferner ist ein Zündschalter 60 vorgesehen, der über
ein Signal der Motorsteuerung 15 mitteilt, ob die Zündung
eingeschaltet oder ausgeschaltet ist.
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In
2 ist
ein Funktionsdiagramm der erfindungsgemäßen Vorrichtung
dargestellt, die software- und/oder hardwaremäßig
in der Motorsteuerung
15 implementiert sein kann. Die erfindungsgemäße
Vorrichtung wird dann beispielsweise durch die Motorsteuerung
15 verkörpert.
Von der Motorsteuerung
15 wird dabei in
2 lediglich
der für die Erfindung relevante Teil dargestellt. Alternativ
kann die erfindungsgemäße Vorrichtung auch in
einer eigenen Steuereinrichtung ohne weitere Funktionalität,
wie in
2 dargestellt, realisiert sein. Im Folgenden wird jedoch
beispielhaft angenommen, dass die erfindungsgemäße
Vorrichtung in der Motorsteuerung
15 implementiert ist.
Sie umfasst eine erste Vergleichseinheit
20, der das Signal
des Abgleichdrucksensors
5 und das Signal des Saugrohrdrucksensors
10 zugeführt
sind. Ferner sind der ersten Vergleichseinheit
20 das Signal
des Zündschalters
60 und das Signal des Positionssensors
130,
sowie das Signal einer zweiten Vergleichseinheit
80 zugeführt.
Der vom Abgleichdrucksensor
5 gemessene Abgleichdruck ist mit
pag und der vom Saugrohrdrucksensor
10 gemessene Saugrohrdruck
mit psg gekennzeichnet. Der zweiten Vergleichseinheit
80 ist
der gemessene Abgleichdruck pag zugeführt. Der zweiten
Vergleichseinheit
80 ist außerdem von einer Diagnosebereichsermittlungseinheit
75 ein
Diagnosebereich für den gemessenen Abgleichdruck pag zugeführt. Die
Modellierung des Abgleichdruckes kann in dem Fachmann bekannter
Weise erfolgen, im Falle des Umgebungsdruckes kann dessen Modellierung
in der Modellierungseinheit
65 beispielsweise wie in der
DE 10 2004 033 845 beschrieben
realisiert sein. Der gemessene Abgleichdruck pag wird in der zweiten Vergleichseinheit
80 mit
dem ermittelten Diagnosebereich der Diagnosebereichsermittlungseinheit
75 verglichen.
Liegt der gemessene Abgleichdruck pag außerhalb des ermittelten
Diagnosebereichs, so wird das Ausgangssignal der zweiten Vergleichseinheit
80 gesetzt
und damit die erste Vergleichseinheit
20 deaktiviert. Andernfalls
ist das Ausgangssignal der zweiten Vergleichseinheit
80 zurückgesetzt.
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Gemäß 4c) ist für den gemessenen Abgleichdruck
pag zum einen ein zulässiger Toleranzbereich vorgesehen,
der nach oben durch einen oberen Toleranzgrenzwert pao und der nach
unten durch einen unteren Toleranzgrenzwert pau begrenzt ist. Solange
pau kleiner oder gleich pag kleiner oder gleich pao erfüllt
ist, bewegt sich der gemessene Abgleichdruck pag innerhalb des vorgegebenen
maximal zulässigen Toleranzbereiches für den Abgleichdruck
pa. Ein Fehler bei der Messung des Abgleichdruckes mittels des Abgleichdrucksensors 5 wird
jedoch erst erkannt, wenn der vom Abgleichdrucksensor 5 gemessene
Abgleichdruck pag außerhalb des ermittelten maximal zulässigen
Diagnosebereichs liegt, der nach oben durch den oberen Grenzwert pado
und nach unten durch den unteren Grenzwert padu begrenzt ist. Dabei
ist pado größer als pao und padu kleiner als pau
wie in 4c) dargestellt ist. Befindet
sich also der gemessene Wert pag für den Abgleichdruck
zwischen dem oberen Grenzwert des Toleranzbereiches pao und dem
oberen Grenzwert für den Diagnosebereich pado, wie in 4c) beispielhaft dargestellt, dann liegt
dieser Messwert pag des Abgleichdrucksensors 5 außerhalb
des vorgegebenen maximal zulässigen Toleranzbereiches,
führt aber noch nicht zur Detektion eines Fehlers. Ein
Fehler wird erst erkannt, wenn pag größer pado
oder pag kleiner padu detektiert wird.
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Für
die Diagnose des vom Abgleichdrucksensor 5 gemessenen Abgleichdrucks
pag wird nun in der zweiten Vergleichseinheit 80 geprüft,
ob für den vom Abgleichdrucksensor 5 gemessenen
Abgleichdruck pag gilt: padu = pam – Δpadu <= pag <= pam + ∆pado
= pado (1).
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Der
untere Grenzwert padu für den Diagnosebereich wird in der
Diagnosebereichsermittlungseinheit 75 durch Bildung der
Differenz pam – Δpadu gebildet. Der obere Grenzwert
pado für den Diagnosebereich wird in der Diagnosebereichsermittlungseinheit 75 durch
Bildung der Differenz pam + Δpado gebildet. Zu diesem Zweck
ist der Diagnosebereichsermittlungseinheit 75 der modellierte
Abgleichdruck pam von der Modellierungseinheit 65 zugeführt.
Die Differenzwerte Δpadu für die Bildung des unteren Grenzwertes
für den Diagnosebereich und Δpado für die
Bildung des oberen Grenzwertes für den Diagnosebereich
können dabei in der Diagnosebereichsermittlungseinheit 75 fest
vorgegeben sein. Sie können beispielsweise auf einem Prüfstand
geeignet appliziert werden, derart, dass einerseits eine sichere Fehlererkennung
für die Messwerterfassung durch den Abgleichdrucksensor 5 ermöglicht
und andererseits eine Verfälschung des Diagnoseergebnisses durch
Störeinflüsse, die nicht auf einem Fehler bei der
Messwerterfassung beruhen und beispielsweise durch elektromagnetische
Störstrahlung bedingt sind, weitestgehend vermieden wird.
Zusätzlich kann das Vorliegen eines Fehlers bei der Messwerterfassung
durch den Abgleichdrucksensor 5 von der zweiten Vergleichseinheit 80 auch
erst dann detektiert werden, wenn der gemessene Abgleichdruck pag
für mindestens eine vorgegebene Zeit außerhalb
des durch die Beziehung (1) definierten Diagnosebereichs liegt,
wobei die vorgegebene Zeit so gewählt sein kann, dass kurzfristige
Störeinflüsse, die nicht auf einen Fehler bei
der Messwerterfassung zurückzuführen sind, nicht
zu einer Fehlerdetektion führen, die vorgegebene Zeit andererseits
auch nicht zu lange gewählt sein sollte, um ein möglichst
schnelles Diagnoseergebnis zu erzielen.
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Die
erste Vergleichseinheit 20 wird vorteilhafter Weise nur
in einem Betriebszustand der Brennkraftmaschine 1 aktiviert,
in dem der Saugrohrdruck voraussichtlich dem Abgleichdruck entspricht. Dazu
kann beispielsweise ein Volllastbetriebszustand gewählt
werden, bei dem die Drosselklappe 50 einen Öffnungsgrad
zwischen 95% und 100% aufweist und somit über der Drosselklappe 50 keine nennenswerte
Druckänderung in der Luftzufuhr 30 zu erwarten
ist. Als weiterer Betriebszustand zur Aktivierung der ersten Vergleichseinheit 20 eignet
sich der sogenannte Steuergerätenachlaufbetriebszustand, der
sich unmittelbar an das Abschalten der Zündung durch den
Zündschlüssel anschließt und in dem ebenfalls über
der Drosselklappe 50 keine nennenswerte Druckänderung
erwartet wird. Der Volllastbetriebszustand wird somit in der ersten
Vergleichseinheit 20 detektiert, wenn vom Positionssensor 130 die Information
empfangen wird, dass die Drosselklappe um mindestens 95% geöffnet
ist. Die erste Vergleichseinheit 20 wird außerdem
dann aktiviert, wenn sie vom Zündschalter 60 die
Information empfängt, dass die Zündung ausgeschaltet
wurde. Nach Ausschalten der Zündung wird die Motorsteuerung 15 noch
für eine vorgegebene Zeit weiter betrieben, die zur Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens genutzt werden
kann. Die erste Vergleichseinheit 20 wird somit aktiviert,
wenn sie vom Positionssensor 130 die Information erhält,
dass die Drosselklappe um mindestens 95% geöffnet ist oder
wenn sie vom Zündschalter 60 die Information erhält,
dass die Zündung abgeschaltet wurde. In den beiden genannten
Betriebszuständen der Brennkraftmaschine 1 wird
die erste Vergleichseinheit 20 aber nur dann aktiviert,
solange sie von der zweiten Vergleichseinheit 80 kein Setzsignal
empfängt, also die Messwerterfassung durch den Abgleichdrucksensor 5 als
fehlerfrei erkannt wurde.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung bzw. die Motorsteuerung 15 umfasst
weiterhin optional und wie in 2 dargestellt
eine Gemischadaption 85, der als Eingangssignal das Messsignal
der Lambdasonde 55 zugeführt ist. Die Gemischadaption 85 gibt an
einem Ausgang einen Adaptionswert Δrl für die Füllung
des Brennraums ab. Dabei wird der Adaptionswert Δrl für
die Füllung des Brennraums von der Gemischadaption 85 so
gewählt, dass durch additive Korrektur der Füllung
des Brennraums mit dem Adaptionswert Δrl ausgehend von
dem gemessenen Lambda-Wert durch die Lambdasonde 55 ein
gewünschter Lambdawert bzw. ein gewünschter Wert für
das Luft-/Kraftstoffgemischverhältnis im Brennraum des
Motorblocks 40 sich einstellt. Dieser Adaptionswert Δrl
wird einer Entprelleinheit 150 zugeführt, die
beispielsweise als Tiefpassfilter ausgebildet sein kann und deren
Zeitkonstante einer Einschwingzeit der Gemischadaption 85 nachgebildet
ist. Dabei kann diese Einschwingzeit der Gemischadaption 85 beispielsweise
auf einem Prüfstand ermittelt werden. Die Einschwingzeit
der Gemischadaption 85 ist diejenige Zeit, die die Gemischadaption 85 benötigt,
um in Antwort auf das empfangene Lambdasignal auf einen stabilen
Adaptionswert Δrl für die Füllung des Brennraums
einzuschwingen und kann mehrere Fahrzyklen dauern. Somit ergibt
sich am Ausgang der Entprelleinheit 150 der eingeschwungene
Adaptionswert Δrl max für die Füllung
des Brennraums. Dieser wird in einem Divisionsglied 135 durch
einen Umrechungsfaktor fupsrl eines Speichers 145 dividiert.
Der Umrechnungsfaktor fupsrl ist ein Faktor zur Umrechnung eines
Saugrohrdrucks in eine Brennraumfüllung und kann ebenfalls
beispielsweise auf einem Prüfstand appliziert und im Speicher 145 abgelegt
werden. Der durch das Divisionsglied 135 gebildete Quotient Δps
max = Δrl max/fupsrl ist damit der von der Gemischadaption 85 vorgegebene
Adaptionswert für den Saugrohrdruck. Dieser kann, wie auch
der Adaptionswert Δrl max für die Füllung
positiv oder negativ sein. Ist er positiv, so darf er von einem
Korrekturwert Δpsg zur Korrektur des Fahrzyklendauern Saugrohrdruckes
psg abhängig vom gemessenen Abgleichdruck pag nicht überschritten werden.
Ist der eingeschwungene Adaptionswert Δps max der Gemischadaption 85 negativ,
so darf er vom Korrekturwert ∆psg nicht unterschritten
werden. Da der Umrechnungsfaktor fupsrl in der Regel keine Konstante
ist, kann es alternativ auch vorgesehen sein, die Entprelleinheit 150 statt
am Ausgang der Gemischadaption 85 am Ausgang des Divisionsgliedes 135 anzuordnen.
Voraussetzung für die Begrenzung des Korrekturwertes Δpsg
durch den Quotienten Δps max ist, dass die Füllung
des Brennraums zur Ermittlung der erforderlichen Einspritzmenge
für ein vorgegebenes Luft-/Kraftstoffgemischverhältnis auf
der Grundlage des vom Saugrohrdrucksensor 10 gemessenen
Saugrohrdrucks psg bestimmt wird. Nur in diesem Fall ist der gebildete
Quotient Δps max repräsentativ für eine
Begrenzung des Korrek turwertes Δpsg zur Korrektur des gemessenen
Saugrohrdruckes psg. Würde hingegen die Füllung
des Brennraums auf der Grundlage eines von einem Luftmassenmesser
gemessenen Luftmassenstroms zum Brennraum zur Ermittlung der erforderlichen
Einspritzmenge für ein vorgegebenes Luft-/Kraftstoffgemischverhältnis
bestimmt, dann wäre der gebildete Quotient Δps
max nicht repräsentativ für eine Begrenzung des
Korrekturwertes Δpsg.
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Vielmehr
würde dann fälschlicher Weise die Begrenzung des
Korrekturwertes Δpsg auf der Grundlage eines zu adaptierenden
Fehlers des Luftmassenmessers erfolgen. Der Korrekturwert Δpsg wird
dabei von der ersten Vergleichseinheit 20 abhängig
vom gemessenen Abgleichdruck pag und vom gemessenen Saugrohrdruck
psg unter der Voraussetzung ermittelt, dass die erste Vergleichseinheit 20 in
der beschriebenen Weise aktiviert wurde. Ist die erste Vergleichseinheit 20 nicht
aktiviert, so gibt sie entweder den Wert 0 oder alternativ den bei
ihrer letzten Aktivierung ermittelten Korrekturwert Δpsg
ab. Die Bildung des Korrekturwertes Δpsg kann beispielsweise
durch Subtraktion des gemessenen Saugrohrdruckes psg vom gemessenen
Abgleichdruck pag erfolgen, so dass Δpsg = pag – psg
ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel nach 2 soll beispielhaft
angenommen werden, dass die erste Vergleichseinheit 20 wie
beschrieben den Korrekturwert Δpsg als Differenz pag – psg
bildet. In diesem Fall stellt der Korrekturwert Δpsg einen
additiven Offsetwert für den gemessenen Saugrohrdruck psg
dar. Dieser wird in einer dritten Vergleichseinheit 90 mit dem
ebenfalls additiven Adaptionswert Δps max der Gemischadaption 85 verglichen.
Ist Δps max positiv, so wird der Korrekturwert Δpsg
nach oben durch Δps max begrenzt. Ist Δps max
negativ, so wird der Korrekturwert Δpsg nach unten durch Δps
max begrenzt. Das Ausgangssignal Δpsa der dritten Vergleichseinheit 90 ist
somit für positive Werte von Δps max gleich dem
Korrekturwert Δpsg wenn Δpsg kleiner oder gleich Δps
max ist. Ist für positive Werte für Δps
max Δpsg größer Δps max, dann
ist Δpsa gleich Δps max. Für negative
Werte für Δps max ist Δpsa gleich Δpsg, wenn Δpsg
größer oder gleich Δps max ist. Ist für
negative Werte für Δps max Δpsg kleiner Δps
max, so ist Δpsa gleich Δps max. Ist Δps
max gleich Null, dann setzt die dritte Vergleichseinheit 90 den
Wert Δpsa an ihrem Ausgang ebenfalls auf den Wert 0.
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Δpsa
ist somit der durch die Gemischadaption 85 begrenzte Korrekturwert
für den gemessenen Saugrohrdruck psg. Dieser wird einem
Additionsglied 25 zuge führt und dort mit dem gemessenen
Wert psg für den Saugrohrdruck addiert. Die Summe psg + Δpsa
wird einer ersten Minimalauswahleinheit 110 zugeführt.
Der gemessene Saugrohrdruck psg wird außerdem einem zweiten
Additionsglied 100 zugeführt, dem außerdem
von einem Schwellwertspeicher 105 ein maximaler Toleranzoffset Δpsmx
zugeführt ist. Der maximale Toleranzoffset Δpsmx
kann dabei beispielsweise auf einem Prüfstand ermittelt werden
und stellt die maximal auftretende Toleranzabweichung dar, die für
verschiedene gemessene Saugrohrdruckwerte psg ermittelt wurde. Alternativ kann
der maximale Toleranzoffset Δpsmx auch vom Hersteller des
Saugrohrdrucksensors 10 angegeben sein. Die vom zweiten
Additionsglied 100 gebildete Summe stellt die obere zulässige
maximale Toleranzgrenze pso für den gemessenen Saugrohrdruck
psg dar und berechnet sich zu pso = psg + Δpsmx. Die obere
Toleranzgrenze pso wird ebenfalls der Minimalwertauswahleinheit 110 zugeführt.
Weiterhin wird der gemessene Saugrohrdruck psg einem dritten Additionsglied 115 zugeführt
und dort mit einem minimal zulässigen Toleranzoffset Δpsmn
eines dritten Schwellwertspeichers 120 addiert. Der minimal
zulässige Toleranzoffset Δpsmn für den
gemessenen Saugrohrdruck psg ist dabei negativ und kann beispielsweise
ebenfalls auf einem Prüfstand bei verschiedenen Messungen
für den Saugrohrdruck mittels des Saugrohrdrucksensors 10 ermittelt
oder vom Hersteller des Saugrohrdrucksensors 10 angegeben werden.
Die sich ergebende Summe am Ausgang des dritten Additionsgliedes 115 stellt
den minimal zulässigen Toleranzwert psu für den
gemessenen Saugrohrdruck psg dar und berechnet sich zu psu = psg
+ Δpsmn. Der minimal zulässige Toleranzwert psu
für den gemessenen Saugrohrdruck psg wird zusammen mit
dem Ausgang der Minimalwertauswahleinheit 110 einer Maximalwertauswahleinheit 125 zugeführt.
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Die
Minimalwertauswahleinheit 110 ermittelt das Minimum aus
der Summe psg + Δpsa einerseits und dem maximal zulässigen
Toleranzwert pso andererseits und gibt es an ihrem Ausgang ab. Die
Maximalwertauswahleinheit 125 ermittelt das Maximum des
Ausgangs der Minimalwertauswahleinheit und dem minimal zulässigen
Toleranzwert psu und gibt dieses Maximum an ihrem Ausgang ab. Somit
ergibt sich am Ausgang der Maximalwertauswahleinheit 125 der
resultierende korrigierte gemessene Saugrohrdruck psr. Wenn, wie
zuvor beschrieben, die erste Vergleichseinheit 20 für
den Fall, dass sie nicht aktiviert ist, den in ihrem zuletzt aktivierten
Zustand ermittelten Korrekturwert Δpsg abgibt, so kann
diese Korrektur des gemessenen Saugrohrdruckes psg auch in den nachfolgenden
Betriebszuständen der Brennkraftmaschine durchgeführt
werden, in denen kein neuer Korrekturwert von der ersten Vergleichseinheit 20 ermittelt
werden kann, weil in diesen Betriebszuständen der gemessene
Saugrohrdruck psg voraussichtlich nicht mit dem gemessenen Abgleichdruck
pag übereinstimmt. Eine Aktualisierung des Korrekturwertes Δpsg
findet dann erst wieder in einem Betriebszustand statt, in dem voraussichtlich der
gemessene Saugrohrdruck psg dem gemessenen Abgleichdruck pag entspricht.
Dabei kann das Ausgangssignal der ersten Vergleichseinheit 20 nach dem
Urstart der Brennkraftmaschine 1 beispielsweise mit dem
Wert 0 initialisiert werden. Durch die Minimalwertauswahleinheit 110 und
die Maximalwertauswahleinheit 125 wird sichergestellt,
dass durch die Korrektur Δpsg bzw. Δpsa der resultierende
korrigierte gemessene Saugrohrdruck psr innerhalb der durch den
maximal zulässigen Toleranzwert pso und den minimal zulässigen
Toleranzwert psu vorgegebenen Toleranzbereich bleibt.
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In 3a) ist für den Saugrohrdruck
ps der durch den minimal zulässigen Toleranzwert psu und den
maximal zulässigen Toleranzwert pso gebildete Toleranzbereich
für den gemessenen Saugrohrdruck psg dargestellt. In 3b) ist für den Abgleichdruck pa
der für den gemessenen Abgleichdruck pag zulässige
Toleranzbereich dargestellt, der nach unten durch den minimal zulässigen
Toleranzwert pau und nach oben durch den maximal zulässigen
Toleranzwert pao für den Abgleichdruck begrenzt ist. Dabei
ist der Toleranzbereich Δpa = pao–pau für
den Abgleichdruck pa beispielsweise bei dessen Ausbildung als Umgebungs-
oder Ladedruck kleiner als der Toleranzbereich Δps = pso – psu
für den Saugrohrdruck ps. Durch die Korrektur des gemessenen
Saugrohrdruckes psg auf den gemessenen Abgleichdruck pag im Steuergerätenachlaufbetriebszustand
oder im Volllastbetriebszustand der Brennkraftmaschine 1 wird
der Toleranzbereich für den gemessenen Saugrohrdruck psg
auf den Toleranzbereich des vom Abgleichdrucksensor 10 gemessenen
Abgleichdrucks abgebildet, wie in 3c) dargestellt
ist. Somit wird durch die beschriebene Korrektur des gemessenen Saugrohrdruckes
psg die Präzision des gemessenen Saugrohrdrucks psg an
die Präzision des gemessenen Abgleichdrucks pag angepasst
und damit verbessert.
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In
der 4c) ist ein Fall dargestellt,
in dem der gemessene Abgleichdruck pag außerhalb des durch
den minimal zulässigen Toleranzwert pau und den maximal
zulässigen Toleranzwert pao gebildeten Toleranzbereiches
liegt, da der gemessene Wert pag für den Abgleichdruck
oberhalb des maximal zulässigen Toleranzwertes pao für
den Abgleichdruck pa liegt. Dennoch liegt der gemessene Wert pag
für den Abgleichdruck noch innerhalb des durch den unteren Wert
padu und den oberen Wert pado definierten Diagnosebereichs, innerhalb
dessen für den gemessenen Wert pag Fehlerfreiheit diagnostiziert
wird. Deshalb wird im Volllastbetriebszustand oder im Steuergerätenachlaufbetriebszustand
die erste Vergleichseinheit 20 aktiviert und ein entsprechender
Korrekturwert Δpsg für den gemessenen Saugrohrdruck
psg gebildet. Da gemäß den 4a) und 4c) nun der gemessene Wert für
den Abgleichdruck pag auch oberhalb des maximal zulässigen
Toleranzwertes pso für den gemessenen Saugrohrdruck psg
liegt, kann der korrigierte resultierende gemessene Saugrohrdruck psr
am Ausgang der Maximalwertauswahleinheit 125 nicht größer
als der maximal zulässige Toleranzwert pso sein. Dabei
sei gemäß 4a) angenommen, dass
der gemessene Wert psg für den Saugrohrdruck näher
am minimal zulässigen Toleranzwert psu als am maximal zulässigen
Toleranzwert pso liegt, so dass das Luft-/Kraftstoffgemisch einen
zu fetten Wert aufweist. Die Gemischadaption 85 schlägt
eine Adaption um Δps max des gemessenen Saugrohrdruckes
psg in Richtung des maximal zulässigen Toleranzwertes pso
und damit eine Abmagerung des Luft-/Kraftstoffgemisches vor. Somit
ist die Korrektur Δpsg des gemessenen Saugrohrdruckes psg
auf den Adaptionswert Δps max nach oben begrenzt. Dabei ist Δpsg
= pag – psg im Fall der 4a) und 4c) größer als Δps
max, so dass der Ausgang Δpsa der dritten Vergleichseinheit 90 dem
Wert Δps max entspricht und sich wie in 4a) ein
resultierender korrigierter Wert psr = psg + Δps max kleiner
dem maximal zulässigen Toleranzwert pso ergibt.
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Gemäß einem
weiteren Beispiel nach 4b) liegt der
gemessene Wert psg für den Saugrohrdruck näher
am maximal zulässigen Toleranzwert pso als am minimal zulässigen
Toleranzwert psu, so dass sich ein mageres Luft-/Kraftstoffgemisch
ergibt. Dabei soll für den gemessenen Abgleichdruck pag
wieder der Fall nach 4c) angenommen
werden. Damit ist der resultierende korrigierte Wert psr für
den gemessenen Saugrohrdruck auf jeden Fall nach oben durch den
maximal zulässigen Toleranzwert pso begrenzt, so dass der
gemes sene Wert pag für den Abgleichdruck nicht erreicht werden
kann. Im Beispiel nach 4b) ist jedoch eine
weitere Abmagerung der Gemischadaption 85 nicht zugelassen,
so dass der resultierende korrigierte Wert psr für den
gemessenen Saugrohrdruck dem gemessenen Wert psg für den
Saugrohrdruck entspricht und wie in 4b) dargestellt
unterhalb des maximal zulässigen Toleranzwertes pso liegt.
In diesem Fall ist also Δps max negativ.
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Stellt
die dritte Vergleichseinheit 90 fest, dass Δpsg
positiv und Δps max negativ ist, so wird der Wert Δpsr
auf Null gesetzt. Stellt umgekehrt die dritte Vergleichseinheit 90 fest,
dass Δpsg negativ und Δps max positiv ist, so
setzt die erste Vergleichseinheit 90 Δpsr ebenfalls
auf Null.
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In 5 ist
ein Ablaufplan für einen beispielhaften Ablauf des erfindungsgemäßen
Verfahrens dargestellt. Nach dem Start des Programms im Volllastbetriebszustand
oder im Steuergerätenachlaufbetriebszustand wird bei einem
Programmpunkt 200 der aktuell gemessene Abgleichdruck pag
der zweiten Vergleichseinheit 80 zugeführt. Außerdem
wird bei Programmpunkt 200 der aktuelle modellierte Abgleichdruck
pam gebildet und der Diagnosebereichsermittlungseinheit 75 zur
Ermittlung des aktuellen Diagnosebereichs gemäß Beziehung
(1) zugeführt. Der ermittelte Diagnosebereich
wird ebenfalls der zweiten Vergleichseinheit 80 zugeführt.
Anschließend wird zu einem Programmpunkt 215 verzweigt.
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Bei
Programmpunkt 215 prüft die zweite Vergleichseinheit 80,
ob der gemessene Abgleichdruck pag außerhalb des ermittelten
Diagnosebereichs liegt. Ist dies der Fall, so wird zu einem Programmpunkt 275 verzweigt,
andernfalls wird zu einem Programmpunkt 220 verzweigt.
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Bei
Programmpunkt 275 gibt die zweite Vergleichseinheit 80 an
ihrem Ausgang ein Rücksetzsignal ab, so dass die erste
Vergleichseinheit 20 deaktiviert wird. Anschließend
wird zu Programmpunkt 200 zurückverzweigt und
der dann aktuell gemessene Abgleichdruck pag sowie der dann aktuell
modellierte Abgleichdruck pam sowie der dann aktuelle Diagnosebereich
ermittelt.
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Bei
Programmpunkt 220 gibt die zweite Vergleichseinheit 80 an
ihrem Ausgang ein Setzsignal ab und aktiviert somit die erste Vergleichseinheit 20.
Anschließend wird zu einem Programmpunkt 225 verzweigt.
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Bei
Programmpunkt 225 bildet die erste Vergleichseinheit 20 den
Korrekturwert Δpsg = pag – psg, also die Differenz
aus dem aktuell gemessenen Abgleichdruck pag und dem aktuell gemessenen Saugrohrdruck
psg. Anschließend wird zu einem Programmpunkt 230 verzweigt.
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Bei
Programmpunkt 230 wird der Korrekturwert Δpsg
mit dem Adaptionswert Δps max von der Gemischadaption 85 verglichen.
Dabei wird in der beschriebenen Weise abhängig vom Vergleichsergebnis
der Wert Δpsa gebildet. Anschließend wird zu einem
Programmpunkt 250 verzweigt.
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Bei
Programmpunkt 250 wird im ersten Additionsglied 25 die
Summe psg + Δpsa gebildet. Anschließend wird zu
einem Programmpunkt 255 verzweigt.
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Bei
Programmpunkt 255 wird im zweiten Additionsglied 100 der
aktuell maximal zulässige Toleranzwert pso für
den Saugrohrdruck und wird im dritten Additionsglied 115 der
aktuell minimal zulässige Toleranzwert psu für
den Saugrohrdruck ermittelt. Anschließend wird zu einem
Programmpunkt 260 verzweigt.
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Bei
Programmpunkt 260 wird in der Minimalwertauswahleinheit 110 geprüft,
ob psg + Δpsa kleiner als pso ist. Ist dies der Fall, so
wird zu einem Programmpunkt 265 verzweigt, andernfalls
wird zu einem Programmpunkt 290 verzweigt.
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Bei
Programmpunkt 290 wird die Ausgangsgröße
der Minimalwertauswahleinheit 110 auf pso gesetzt. Anschließend
wird zu einem Programmpunkt 270 verzweigt.
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Bei
Programmpunkt 265 wird die Ausgangsgröße
der Minimalwertauswahleinheit 110 auf psg + Δpsa
gesetzt. Anschließend wird zu Programmpunkt 270 verzweigt.
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Bei
Programmpunkt 270 prüft die Maximalwertauswahleinheit 125,
ob der Ausgang der Minimalwertauswahleinheit 110 größer
als psu ist. Ist dies der Fall, so wird zu einem Programmpunkt 280 verzweigt,
andernfalls wird zu einem Programmpunkt 285 verzweigt.
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Bei
Programmpunkt 280 wird der resultierende korrigierte gemessene
Saugrohrdruck psr am Ausgang der Maximalwertauswahleinheit 125 auf den
Ausgang der Minimalwertauswahleinheit 110 gesetzt. Anschließend
wird das Programm verlassen.
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Bei
Programmpunkt 285 wird der resultierende korrigierte gemessene
Saugrohrdruck psr am Ausgang der Maximalwertauswahleinheit 125 auf psu
gesetzt. Anschließend wird das Programm verlassen.
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Gemäß einer
alternativen Ausführungsform wird in der ersten Vergleichseinheit 20 nicht
die Differenz pag – psg, sondern das Verhältnis
pag/psg gebildet. Entsprechend wird von der Gemischadaption 85 nicht
der additive Adaptionswert Δrl für die Füllung,
sondern ein multiplikativer Adaptionswert gebildet. Dieser wird
nach seiner Entprellung in der Entprelleinheit 150 in der
dritten Vergleichseinheit 90 mit dem in der ersten Vergleichseinheit 20 gebildeten Verhältnis
verglichen. Ist das Verhältnis am Ausgang der Entprelleinheit 150 größer
als 1, so bildet die dritte Vergleichseinheit 90 an ihrem
Ausgang einen Korrekturfaktor, der dem Ausgang der Entprelleinheit 150 entspricht,
wenn der Ausgang der ersten Vergleichseinheit 20 größer
als der Ausgang der Entprelleinheit 150 ist. Ist hingegen
der Ausgang der ersten Vergleichseinheit 20 kleiner 1 und
der Ausgang der Entprelleinheit 150 größer
1, so wird der Ausgang der dritten Vergleichseinheit 90 auf
1 gesetzt. Ist der Ausgang der ersten Vergleichseinheit 20 größer
oder gleich 1, jedoch kleiner dem Ausgang der Entprelleinheit 150,
so wird der Ausgang der dritten Vergleichseinheit 90 auf
den Wert des Ausgangs der ersten Vergleichseinheit 20 gesetzt.
Ist der Ausgang der Entprelleinheit 150 kleiner als Eins
und ist der Ausgang der ersten Vergleichseinheit 20 kleiner
dem Ausgang der Entprelleinheit 150, dann wird der Ausgang
der dritten Vergleichseinheit 90 auf den Ausgang der Entprelleinheit 150 gesetzt.
Ist der Ausgang der Entprelleinheit 150 kleiner 1 und der
Ausgang der ersten Vergleichseinheit 20 größer
1, so wird der Ausgang der dritten Vergleichseinheit 90 auf
1 gesetzt. Ist der Ausgang der Entprelleinheit 150 kleiner
1 und der Ausgang der ersten Vergleichseinheit 20 größer
als der Ausgang der Entprelleinheit 150 aber kleiner oder gleich 1,
dann wird der Ausgang der dritten Vergleichseinheit 90 auf
den Wert am Ausgang der ersten Vergleichseinheit 20 gesetzt.
Ist der Ausgang der Entprelleinheit 150 gleich 1, dann
wird der Ausgang der dritten Vergleichseinheit 90 ebenfalls
auf 1 gesetzt.
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Weiterhin
ist nun der Block 25 als Multiplikationsglied ausgebildet,
in dem der gemessene Saugrohrdruck psg mit dem Ausgang der dritten
Vergleichseinheit 90 multipliziert wird.
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Sowohl
der Ausgang der ersten Vergleichseinheit 20, als auch der
Ausgang der Entprelleinheit 150 sind immer größer
als 0.
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Die übrigen
Blöcke des Funktionsdiagramms nach 2 arbeiten
in der zuvor beschriebenen Weise, müssen also hinsichtlich
ihrer Funktion im Vergleich zu den oben beschriebenen additiven
Korrekturen nicht geändert werden.
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Der
Vergleich des vom Saugrohrdrucksensor 10 gemessenen Saugrohrdrucks
mit dem vom Abgleichdrucksensor 5 gemessenen Abgleichdruck kann
auch auf Spannungsebene erfolgen, so dass die entsprechenden Spannungswerte
des Messsignals des Saugrohrdrucksensors 10 mit den entsprechenden
Spannungswerten des Messsignals des Abgleichdrucksensors 5 verglichen
und in der für die Drücke gemäß 2 beschriebenen
Weise weiterverarbeitet werden. In diesem Fall ist Δps
max entsprechend einer Kennlinie des Saugrohrdrucksensors 10 in
einen entsprechenden Spannungswert umzurechnen. Im Falle der Verwendung
des Verhältnisses pag/psg als Ausgangsgröße
der ersten Vergleichseinheit 20 muss hingegen der Adaptionsfaktor am
Ausgang der Entprelleinheit 150 nicht umgerechnet werden,
um in der dritten Vergleichseinheit 90 in der beschriebenen
Weise mit dem Verhältnis der Spannungswerte des Abgleichdrucksensors 5 und des
Saugrohrdrucksensors 10 am Ausgang der ersten Vergleichseinheit 20 verglichen
werden zu können. Bei der Bildung des Verhältnisses
der Spannungen des Abgleichdrucksensors 5 und des Saugrohrdrucksensors 10 kürzt
sich nämlich die Einheit der Spannung heraus, so dass dieses
Verhältnis gleich dem Verhältnis pag/psg der entsprechenden
Druckwerte ist.
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Als
weiteres Kriterium für die Aktivierung der ersten Vergleichseinheit 20 kann
es vorgesehen sein, eine Temperatur in der Luftzufuhr 30 bzw.
in dem Saugrohr 35 auszuwerten, wobei diese Temperatur
durch entsprechende Sensorik gemessen oder abhängig von
Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine 1 modelliert
werden kann. Dabei kann es vorgesehen sein, die erste Vergleichseinheit 20 nur
in einem zulässigen Temperaturbereich, beispielsweise zwischen
0°C und 85°C zu aktivieren und außerhalb
dieses Temperaturbereichs eine Aktivierung der ersten Vergleichseinheit 20 zu
verhindern. Temperaturen außerhalb des vorgegebenen Temperaturbereichs führen
zu höheren Toleranzen der gemessenen Druckwerte und somit
zu größeren möglichen Fehlern bei der
Adaption.
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Eine
Ungenauigkeit der Korrektur des gemessenen Saugrohrdruckes psg auf
den gemessenen Abgleichdruck pag ergibt sich durch den bislang nicht
berücksichtigten Druckabfall über der zwischen dem
Ort des Abgleichdrucksensors 5 und dem Ort des Saugrohrdrucksensors 10 liegende
Drosselklappe 50. Dieser kann als Druckoffset abhängig
vom Betriebspunkt der Brennkraftmaschine 1 beispielsweise auf
einem Prüfstand appliziert und in einem Kennfeld 300 der
Motorsteuerung 15 abgelegt werden. Der so gebildete Druckoffset Δpsgoff
wird dann in einem weiteren Additionsglied 305 zum Korrekturwert Δpsg addiert.
Kennfeld 300 und Additionsglied 305 sind optional
vorgesehen und in 2 gestrichelt dargestellt. Somit
wird der dritten Vergleichseinheit 90 statt des Korrekturwertes Δpsg
der um den Druckoffset Δpsgoff korrigierte Korrekturwert Δpsg
+ Δpsgoff zugeführt. Um den für den jeweils
aktuellen Betriebspunkt der Brennkraftmaschine 1 richtigen
Druckoffset Δpsgoff dem Additionsglied 305 zuzuführen,
ist das Kennfeld 300 durch den Betriebspunkt der Brennkraftmaschine 1 charakterisierenden
Betriebsgrößen, wie beispielsweise Drehzahl und
Last adressiert. Dies ist in 2 aus Gründen
der Übersichtlichkeit jedoch nicht dargestellt. Die genannte
Ungenauigkeit der Korrektur des gemessenen Saugrohrdruckes psg durch
den Druckabfall über der Drosselklappe 50 kann
so weitestgehend eliminiert werden.
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Der
Abgleichdrucksensor 5 kann auch außerhalb des
Luftsystems der Brennkraftmaschine 1 an einer Stelle angeordnet
sein, an der üblicher Weise immer Umgebungsdruck herrscht,
beispielsweise auf der Platine des Steuergerätes für
die Motorsteuerung 15. In diesem Fall lässt sich
die erfindungsgemäße Korrektur des gemessenen
Saugrohrdruckes psg nur in einem Betriebszustand, beispielsweise dem
Steuergerätenachlaufbetriebszustand, in dem keine Verdichtung
stromauf der Drosselklappe 50 erfolgt, auf den gemessenen
Abgleichdruck pag durchführen. Dies deshalb, weil in Betriebszuständen
mit Verdichtung der dem Brennraum zugeführten Luft stromauf
der Drosselklappe 50 der Saugrohrdruck nicht mehr dem Umgebungsdruck
entspricht.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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