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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Steuern einer Brennkraftmaschine
mit einem Sammler, von dem ein Saugrohr hin zu einem Einlass eines Zylinders
einer Brennkraftmaschine geführt
ist, einem Gaseinlassventil, das an dem Einlass des Zylinders angeordnet
ist, und einem Impulsladeventil, das stromaufwärts des Gaseinlassventils in
dem Saugrohr angeordnet ist und abhängig von seiner Schaltstellung
das Saugrohr freigibt oder verschließt. Der Brennkraftmaschine
sind ferner weitere Stellglieder zugeordnet, die auf sie einwirken.
Ferner ist der Brennkraftmaschine eine Abgassonde zugeordnet, deren
Messsignal charakteristisch ist für das Luft/Kraftstoff-Verhältnis in
dem jeweiligen Zylinder.
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Aus
der
DE 102 00 533
A1 ist eine Brennkraftmaschine und eine Vorrichtung zum
Steuern der Brennkraftmaschine bekannt. Die Brennkraftmaschine hat
einen Ansaugtrakt mit einem Saugrohr, in dem stromaufwärts des
Gaseinlassventils schnellschaltende Querschnittsschalter einer integrierten
Impulsladeeinheit angeordnet sind. Der einem Zylinder zugeordnete
schnellschaltende Querschnittsschalter ist während des ersten Abschnitts
der Ansaugsequenz des Zylinders geschlossen, so dass sich ein hoher Unterdruck
aufbauen kann. Nach cirka der Hälfte
der Ansaugsequenz wird der schnellschaltende Querschnittsschalter
schlagartig geöffnet,
so dass der während
des ersten Abschnitts der Ansaugsequenz erzeugte Unterdruck in dem
Zylinder eine sehr hohe Einströmgeschwindigkeit
des angesaugten Luft/Kraftstoff-Gemisches bewirkt. Die sehr schnell
in den Brennraum des Zylinders der Brennkraftmaschine einströmende Einlassluftsäule führt im Bereich kleiner
und mittlerer Dreh zahlen der Brennkraftmaschine zu signifikanten
Aufladeeffekten aufgrund der besseren Füllungscharakteristik des jeweiligen Brennraums.
Die verbesserte Füllungscharakteristik des
jeweiligen Brennraums hat bei derartigen Brennkraftmaschinen zu
Folge, dass bei gleichem Zylindervolumen eine erhöhte Leistung
von der Brennkraftmaschine abgegeben werden kann und so unter anderem
durch eine Gewichtsersparnis der Brennkraftmaschine auch der Verbrauch
und die Emissionen verringert werden können. Für eine hohe Kundenakzeptanz
eines Fahrzeugs, in dem eine Brennkraftmaschine mit einem derartigen
Querschnittsschalter angeordnet ist, der auch als Impulsladeventil
bezeichnet ist, ist eine komfortable Steuerung der Brennkraftmaschine
wesentlich. So ist es für
ein komfortables Fahrgefühl
notwendig, dass das jeweilige Drehmoment, das während eines Arbeitszyklusses
von dem jeweiligen Zylinder an die Kurbelwelle der Brennkraftmaschine
abgegeben wird sich möglichst
gering von dem Drehmoment unterscheidet, das von anderen Zylindern
an die Kurbelwelle abgegeben wird.
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Die
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Steuern einer
Brennkraftmaschine zu schaffen, die einfach ist und gleichzeitig
ein präzises Steuern
der Brennkraftmaschine gewährleistet.
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Die
Aufgabe wird gelöst
durch die Merkmale der unabhängigen
Patentansprüche.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
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Die
Erfindung zeichnet sich aus durch eine Vorrichtung zum Steuern einer
Brennkraftmaschine mit einem Sammler, von dem ein Saugrohr hin zu
einem Einlass eines Zylinders der Brennkraftmaschine geführt ist,
einem Gaseinlassventil, das an dem Einlass des Zylinders angeordnet
ist, und einem Impulslade ventil, das stromaufwärts des Gaseinlassventils in
dem Saugrohr angeordnet ist und abhängig von seiner Schaltstellung
das Saugrohr freigibt oder verschließt. Ferner sind der Brennkraftmaschine
weitere Stellglieder zugeordnet, die auf die Brennkraftmaschine
einwirken. Ferner ist der Brennkraftmaschine eine Abgassonde zugeordnet,
deren Messsignal charakteristisch ist für das Luft/Kraftstoff-Verhältnis in dem
jeweiligen Zylinder. Die Vorrichtung zum Steuern der Brennkraftmaschine
umfasst einen Regler, dessen Regelgröße das Luft/Kraftstoff-Verhältnis in dem
jeweiligen Zylinder ist und dessen Stellgröße ein Regelwert für einen
Korrekturwert für
die Ansteuerung des dem jeweiligen Zylinder zugeordneten Impulsladeventils
ist.
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Die
Erfindung geht aus von der Erkenntnis, dass Ablagerungen an dem
jeweiligen Impulsladeventil während
des Betriebs der Brennkraftmaschine entstehen können, die zu einer Verringerung
des freien Querschnitts des Saugrohrs im Bereich des Impulsladeventils
führen,
wenn das Impulsladeventil das Saugrohr freigibt. Die Ablagerungen
können
jedoch auch zur Folge haben, dass das Impulsladeventil in der Schaltstellung,
in der es das Saugrohr verschließt, das Saugrohr weniger gut
dichtend verschließt.
Derartige Ablagerungen haben somit zur Folge, dass bei unveränderter
Ansteuerung des Impulsladeventils im Vergleich zu dem Zustand ohne Ablagerungen
sich unter Umständen
deutliche Veränderungen
in der von dem jeweiligen Zylinder angesaugten Luftmasse ergeben
können.
Die Ablagerungen im Bereich des dem jeweiligen Zylinder zugeordneten
Impulsladeventils können
sich stark unterscheiden und somit sind dann auch die angesaugten Luftmassen
deutlich verschieden. Dies hat dann zur Folge, das die Drehmomentbeiträge der einzelnen Zylinder
im Falle einer Regelung der zuzumessenden Kraftstoffmasse mittels
einer λ-Regelung
für den Fahrer
eines Fahrzeugs, in dem die Brennkraftmaschine angeordnet ist deutlich
spürbar
sind. Durch das erfindungsgemäße Vorsehen
eines Reglers, dessen Regelgröße das Luft/Kraftstoff-Verhältnis in dem
jeweiligen Zylinder ist und dessen Stellgröße ein Regelwert für einen
Korrekturwert für
die Ansteuerung des dem jeweiligen Zylinder zugeordneten Impulsladeventils
ist, können
Drehmomentabweichungen besonders einfach und präzise korrigiert werden. Dies
ist insbesondere dann der Fall, wenn es sich gezeigt hat, dass die
Kraftstoffzumessung mittels der Einspritzventile deutlich geringeren
Toleranzen unterworfen ist als die unter anderem durch die Ablagerungen
bedingten Toleranzen der Impulsladeventile bei der Luftzufuhr.
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In
einer vorteilhaften Weiterbildung der Vorrichtung ist die Führungsgröße des Reglers
ein für alle
Zylinder vorgegebenes Luft/Kraftstoff-Verhältnis. So kann einfach das
vorgegebene Luft/Kraftstoff-Verhältnis
in allen Zylindern eingestellt werden, was insbesondere im Hinblick
auf die Abgasnachbehandlung mittels eines Abgaskatalysators vorteilhaft
ist.
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In
einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Vorrichtung ist die
Führungsgröße ein mittleres Luft/Kraftstoff-Verhältnis aller
Zylinder. Dadurch wird einfach sicher gestellt, dass das Luft/Kraftstoffverhältnis der
jeweiligen Zylinder untereinander geringst mögliche Abweichungen hat.
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In
einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Vorrichtung ist ein
weiterer Regler vorgesehen, dessen Regelgröße ein mittleres Luft/Kraftstoff-Verhältnis aller
Zylinder ist und dessen Führungsgröße das für alle Zylinder
vorgegebene Luft/Kraftstoff-Verhältnis
ist und dessen Stellgröße ein Regelwert
für einen
weiteren Korrekturwert für
die Ansteuerung aller Impulsladeventile ist. Bei geeigneter Parameterwahl des Reglers
und des weiteren Reglers ist so ein sehr gutes Regelverhalten erreichbar
im Hinblick auf das in allen Zylindern der Brennkraftmaschine einzustellenden
Luft/Kraftstoff-Verhältnisses
und im Hinblick auf eine zylinderindividuelle Gleichstellung der
Luftmassen in den einzelnen Zylindern.
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Wenn
der Regler also so ausgebildet ist, dass die Stellgröße ein Korrekturwert
für den Öffnungsbeginn
und/oder den Öffnungswinkelbereich des
Impulsladeventils ist, so ist die Vorrichtung besonders einfach.
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Es
ist ferner vorteilhaft, wenn der Regler so ausgebildet ist, dass
die Stellgröße zunächst der
Regelwert für
den Korrekturwert des Öffnungsbeginns unter
Beibehaltung des Öffnungswinkelbereichs
des Impulsladeventils ist und bei Erreichen eines vorgegebenen minimalen
oder maximalen Korrekturwertes des Öffnungsbeginns oder bei Erreichen
eines Minimums der Regelabweichung anschließend die Stellgröße ein Regelwert
für den
Korrekturwert des Öffnungswinkelbereichs
ist, und wenn eine Vorsteuerung so ausgebildet ist, dass bei jeweils
der geringsten Regelabweichung ein Vorsteuerwert für den Korrekturwert
des Öffnungsbeginns
beziehungsweise des Öffnungswinkelbereichs
abhängig
von dem aktuellen Regelwert für
den Korrekturwert des Öffnungsbeginns
beziehungsweise des Öffnungswinkelbereichs
angepasst wird. Auf diese Weise hat die Vorrichtung ein besonders
günstiges
Regelverhalten und gleichzeitig ist ein hoher Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine
gewährleistet.
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In
einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Vorrichtung ist die
Vorsteuerung so ausgebildet, dass der Vorsteuerwert für den Korrekturwert
abhängig
von dem Regelwert ermittelt wird, der von dem Regler in einem stationären Betriebszustand der Brennkraftmaschine
ermittelt wird. So kann einfach ein besonders präziser Vorsteuerwert ermittelt
werden.
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In
einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Vorrichtung ist der
weitere Regler so ausgebildet, dass die Stellgröße der Regelwert für einen
weiteren Korrekturwert des Öffnungswinkelbereichs
unter Beibehaltung des Öffnungsbeginns
des Impulsladeventils ist, und eine weitere Vorsteuerung ist so
ausgebildet, dass bei jeweils der geringsten Regelabweichung ein
Vorsteuerwert für
den weiteren Korrekturwert des Öffnungswinkelbereichs
abhängig
von dem aktuellen Regelwert für
den weiteren Korrekturwert des Öffnungswinkelbereichs
angepasst wird. Es hat sich diesbezüglich gezeigt, dass sich ein
besonders günstiges
Gesamtregelverhalten ergibt, wenn die Stellgröße des weiteren Reglers der
Regelwert für den
weiteren Korrekturwert des Öffnungswinkelbereichs
unter Beibehaltung des Öffnungsbeginns
des Impulsladeventils ist. Durch die so ausgebildete Vorsteuerung,
kann der Regler deutlich entlastet werden und kann besonders präzise Abweichungen
des Vorsteuerwertes ausregeln. So kann ein sehr hoher Wirkungsgrad
der Brennkraftmaschine sichergestellt werden.
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Wenn
die weitere Vorsteuerung so ausgebildet ist, dass der Vorsteuerwert
für den
weiteren Korrekturwert abhängig
von dem Regelwert für
den weiteren Korrekturwert ermittelt wird, wenn eine Drosselklappe
in einer Offenstellung ist, in der der Druckabfall über der
Drosselklappe minimiert ist, so können Abweichungen des mittleren
Luft/Kraftstoff-Verhältnis
zu einem von dem für
alle Zylinder vorgegebenen Luft/Kraftstoff-Verhältnis
eindeutig den Impulsladeventilen zugeordnet werden.
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Wenn
die weitere Vorsteuerung so ausgebildet ist, dass der Vorsteuerwert
für den
weiteren Korrekturwert abhängig
von dem Regelwert ermittelt wird, der von dem weiteren Regler in
einem stationären
Betriebszustand der Brennkraftmaschine ermittelt wird, so ist ein
besonders präzises
Ermitteln des weiteren Vorsteuerwertes einfach möglich.
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Wenn
der oder die Korrekturwerte dem stationären Zustand abhängig von
dem oder den Vorsteuerwerten und dem oder den Regelwerten ermittelt werden
und außerhalb
des stationären
Zustands der oder die Korrekturwerte abhängig von dem oder den Vorsteuerwerten
ermittelt werden, so wird außerhalb des
stationären
Zustands auf die Ermittlung der Regelwerte verzichtet und so können die
Korrekturwerte außerhalb
des stationären
Zustands sehr einfach berechnet werden und weisen dennoch ausreichende Genauigkeit
auf.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind im folgenden anhand der schematischen Zeichnungen erläutert. Es
zeigen:
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1 eine
Brennkraftmaschine mit einer Vorrichtung zum Steuern der Brennkraftmaschine,
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2 ein
Blockdiagramm einer ersten Ausführungsform
der Vorrichtung zum Steuern der Brennkraftmaschine und
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3 ein
weiteres Blockdiagramm einer zweiten Ausführungsform der Vorrichtung
zum Steuern der Brennkraftmaschine.
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Elemente
gleicher Konstruktion und 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
Abgas trakt 4. Der Ansaugtrakt umfasst vorzugsweise eine
Drosselklappe 11, ferner einen Sammler 12 und
ein Saugrohr 13, das hin zu einem Zylinder Z1 über einen
Einlasskanal in den Motorblock geführt ist. Der Motorblock umfasst
ferner eine Kurbelwelle 21, welche über eine Pleuelstange 25 mit
dem Kolben 24 des Zylinders Z1 gekoppelt ist.
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Der
Zylinderkopf umfasst einen Ventiltrieb mit einem Einlassventil 30,
einem Auslassventil 31 und Ventilantrieben 32, 33.
Der Antrieb des Gaseinlassventils 30 und des Gasauslassventils 31 erfolgt dabei
mittels einer Nockenwelle, auf der Nocken ausgebildet sind, die
auf das Gaseinlassventil 30 bzw. das Gasauslassventil 31 einwirken,
oder gegebenenfalls mittels zweier Nockenwellen, wobei je eine dem Gaseinlassventil 30 und
dem Gasauslassventil 31 zugeordnet ist.
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Der
Zylinderkopf 3 umfasst ferner ein Einspritzventil 34 und
eine Zündkerze 35.
Alternativ kann das Einspritzventil auch in dem Ansaugkanal angeordnet
sein.
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In
dem Saugrohr 13 ist ferner ein Impulsladeventil 18 angeordnet,
das in einer Schaltstellung, der Offenstellung, den Querschnitt
des Saugrohrs 13 freigibt und in einer weiteren Schaltstellung,
der Schließstellung,
den Querschnitt des Saugrohrs 13 verschließt.
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Der
Abgastrakt 4 umfasst eine Katalysator 40. Von
dem Abgastrakt 4 kann eine Abgasrückführleitung hin zum Ansaugtrakt 1,
insbesondere hin zum Sammler 12 geführt sein.
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Ferner
ist eine Steuereinrichtung 6 vorgesehen, die die Vorrichtung
zum Steuern der Brennkraftmaschine ist, der Sensoren zugeordnet
sind, die verschiedene Messgrößen erfassen
und jeweils den Messwert der Messgröße ermitteln. Die Steuereinrichtung 6 ermittelt
abhängig
von mindestens einer der Messgrößen Stellgrößen, die
dann in ein oder mehrere Stellsignale zum Steuern der Stellglieder mittels
entsprechender Stellantriebe umgesetzt werden.
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Die
Sensoren sind ein Pedalstellungsgeber 71, welcher die Stellung
eines Fahrpedals 7 erfasst, ein Luftmassenmesser 14,
welcher einen Luftmassenstrom MAF stromaufwärts der Drosselklappe 11 erfasst,
ein Temperatursensor 15, welcher die Ansauglufttemperatur
erfasst, ein Drucksensor 16, welcher den Saugrohrdruck
P_IM erfasst, ein Kurbelwellenwinkelsensor 22, welcher
einen Kurbelwellenwinkel erfasst, der in eine Drehzahl N umgerechnet
wird, ein weiterer Temperatursensor 23, welcher eine Kühlmitteltemperatur
erfasst, ein Nockenwellenwinkelsensor 36a, welcher den
Nockenwellenwinkel erfasst und eine Abgassonde 41 welche
einen Restsauerstoffgehalt des Abgases erfasst. Je nach Ausführungsform
der Erfindung kann eine beliebige Untermenge der genannten Sensoren
oder auch zusätzliche
Sensoren vorhanden sein.
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Die
Stellglieder sind beispielsweise die Drosselklappe 11,
die Gaseinlass- und Gasauslassventile 30, 31,
das Einspritzventil 34, die Zündkerze 35 und das
Impulsladeventil 18.
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Neben
dem Zylinder Z1 können
auch noch weitere Zylinder Z2–Z4
vorgesehen sein, denen dann auch entsprechende Stellglieder zugeordnet
sind.
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Eine
erste Ausführungsform
der Steuereinrichtung 6 wird im folgenden anhand des Blockschaltbilds
der 2 erläutert.
In einem Block B1 werden Schätzwerte
verschiedener Betriebsgrößen und
so insbesondere ein Schätzwert
MAF_CYL_MOD des Luftmassenstroms in den jeweiligen Zylinder Z1–Z4 mittels
eines Beobachters ermittelt. Die Struktur eines derartigen Beobachters
ist beispielsweise in der WO 97/35106 offenbart, die unter anderem
Modellgleichungen für
den Luftmassenstrom in dem Zylinder, den Massenstrom in dem Bereich
der Drosselklappe 11, und auch weitere Gleichungen, wie
für den Saug rohrdruck,
den Abgasgegendruck, die Abgastemperatur oder einen Restgasmassenstrom
offenbart. Der Inhalt der WO 97/35106 ist hiermit diesbezüglich einbezogen.
Die WO 97/35106 offenbart zwar nicht den Einfluss einer Ansteuerung
des Impulsladeventils 18 zu berücksichtigen, dies kann jedoch
bei der Ermittlung des Schätzwertes
MAF_CYL_MOD mittels eines additiven und/oder multiplikativen Umrechungswertes
von dem Saugrohrdruck zu dem jeweiligen Schätzwert MAF_CYL_MOD des Luftmassenstrom
in dem jeweiligen Zylinder Z1 bis Z4 erfolgen. Dem entsprechend
sind Eingangsgrößen des Blockes
B1 der Saugrohrdruck P_IM, der Drosselklappenöffnungsgrad THR, die Drehzahl
N der Brennkraftmaschine und entsprechende Ansteuergrößen des
Impulsladeventils, die bevorzugt ein Öffnungsbeginn S_I des individuellen
Impulsladeventils 18 und ein Öffnungswinkelbereich D_I des
individuellen Impulsladeventils 18 sind. Dem zufolge ist
für jedes
Impulsladeventil 18 je ein Öffnungsbeginn S_I und ein Öffnungswinkelbereich
D_I des individuellen Impulsladeventils 18 Eingangsgröße in den
Block B1.
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In
einem Block B2 wird dann abhängig
von dem Schätzwert
MAF_CYL_MOD des Luftmassenstroms in dem jeweiligen Zylinder Z1 bis
Z4 und einen Sollwert LAM_SP des Luft/Kraftstoffverhältnisses
ein Sollwert MFF_SP der zuzumessenden Kraftstoffmasse in die jeweiligen
Zylinder Z1 bis Z4 ermittelt. Der Sollwert MFF_SP der Kraftstoffmasse,
die in die jeweiligen Zylinder Z1 bis Z4 der Brennkraftmaschine
zugemessen werden soll, wird dann mittels entsprechender Ansteuerung
der Einspritzventile 34 in den jeweiligen Zylindern Z1
bis Z4 der Brennkraftmaschine eingestellt. Der Block B3 stellt im
Rahmen des Blockdiagramms die Brennkraftmaschine dar.
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Mittels
der Abgassonde 41 wird individuell für die einzelnen Zylinder Z1
bis Z4 ein zylinderindividuell erfasstes Luft/Kraftstoff-Verhältnis LAM_I
erfasst.
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In
einem Block B4 wird ein mittleres Luft/Kraftstoff-Verhältnis LAM_MW
durch Mittelung der den jeweiligen Zylindern Z1 bis Z4 zugeordneten, zylinderindividuell
erfassten Luft/Kraftstoff-Verhältnisse
LAM_I berechnet. Ferner wird in dem Block B4 eine zylinderindividuelle
Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Regeldifferenz
D_LAM_I aus der Differenz des mittleren Luft/Kraftstoff-Verhältnis LAM_MW
und dem jeweiligen zylinderindividuell erfassten Luft/Kraftstoff-Verhältnis LAM_I
ermittelt.
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In
einer Summierstelle, deren Ausgang, die Eingangsgröße eines
Blocks B5 ist, wird die Differenz des Sollwertes LAM_SP des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses
und des mittleren Luft/Kraftstoff-Verhältnis LRM_MW ermittelt und
dann dem Block B5 zugeführt.
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In
dem Block B5 wird ein Regelwert RW_D_ALL und ein Vorsteuerwert VW_D_ALL
für einen
weiteren Korrekturwert KW_D_ALL für den Öffnungswinkelbereich aller
Impulsladeventile 18 ermittelt. Dazu ist einerseits in
dem Block B5 ein weiterer Regler und andererseits eine weitere Vorsteuerung ausgebildet.
Dem weiteren Regler wird die Eingangsgröße des Blocks B5 zugeführt und
er erzeugt als Stellgröße den Regelwert
RW_D_ALL des weiteren Korrekturwerts KW_D_ALL. Der weitere Regler
ist vorzugsweise als PID-Regler ausgebildet, wobei vorzugsweise
sein I-Anteil besonders ausgeprägt
ausgebildet ist.
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Die
Vorsteuerung ist bevorzugt so ausgebildet, dass bei jeweils der
geringsten Regelabweichung der Vorsteuerwert VW_D_ALL für den weiteren
Korrekturwert KW_D_ALL angepasst wird. Dazu wird jeweils vor dem
Anpassen die Regelabweichung gespeichert und dann ein vorgegebener
Anteil des aktuellen Regelwerts RW_D_ALL für den weiteren Korrekturwert
KW_D_ALL in den Vorsteuerwert VW_D_ALL übernommen und gleichzeitig
wird der Regelungswert RW_D_ALL entsprechend zurückgesetzt. Im weiteren Verlauf
wird der Vorsteuerwert VW_D_ALL dann mit einem entsprechenden Anteil des
Regelwerts RW_D_ALL angepasst, wenn die dann aktuelle Regelabweichung
kleiner ist als die zuvor im Zusammenhang mit dem Vorsteuerwert VW_D_ALL
gespeicherte Regelabweichung ist.
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Bevor
der Vorsteuerwert VW_D_ALL für
den weiteren Korrekturwert KW_D_ALL abhängig von dem Regelwert RW_D_ALL
für den
weiteren Korrekturwert KW_D_ALL angepasst wird, wird vorzugsweise
geprüft
ob die Drosselklappe 11 in einer Offenstellung ist, in
der der Druckabfall über
der Drosselklappe 11 minimiert ist. Dadurch wird dann erreicht
das dem Vorsteuerwert VW_D_ALL eindeutig dem Impulsladeventil 18 zuzuordnende
Abweichungen der Regelabweichungen zugeordnet werden.
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Bevorzugt
erfolgt das Anpassen des Vorsteuerwertes VW_D_ALL nur in einem stationären Betriebszustand
dadurch kann der Vorsteuerwert VW_D_ALL besonders präzise ermittelt
werden.
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Der
in dem Block B5 ausgebildete weitere Regler ermittelt einen neuen
Regelwert RW_D_ALL für
den weiteren Korrekturwert KW_D_ALL bevorzugt mindestens einmal
während
des Arbeitszyklusses eines Zylinders Z1 bis Z4, das heißt alle
720° Kurbelwellenwinkel.
Alternativ kann jedoch ein neuer Regelwert RW_D_ALL auch weniger
häufig
ermittelt werden, so zum Beispiel alle 100 ms.
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Bevorzugt
wird in dem Block B6 der weitere Korrekturwert KW_D_ALL für den Öffnungswinkelbereich
in stationären
Betriebszuständen
der Brennkraftmaschine, also bei konstanter Drehzahl und Last, abhängig von
dem Regelwert RW_D_ALL und dem Vorsteuerwert VW_D_ALL für den weiteren
Korrekturwert KW_D_ALL ermittelt. Außerhalb des stationären Betriebszustandes
wird der weitere Korrekturwert KW_D_ALL des Öffnungswinkelbereichs lediglich
abhängig
von dem Vorsteuerwert VW_D_ALL ermittelt.
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In
einem Block B7 ist ein Regler und eine Vorsteuerung ausgebildet.
Dem Regler ist als Regeldifferenz die zylinderindividuelle Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Regeldifferenz
D_LAM_I zugeführt.
Der Regler ist bevorzugt als PID-Regler ausgebildet, wobei vorzugsweise
der I-Anteil am stärksten
gewichtet ist Der Regler ist bevorzugt im Hinblick auf seine Stellgröße zweistufig
ausgebildet. Zunächst
ist bevorzugt die Stellgröße ein Regelwert
RW_S_I für
einen zylinderindividuellen Korrekturwert KW_S_I des Öffnungswinkelbereichs
des Impulsladeventils 18. Solange der Regelwert RW_S_I
für den
zylinderindividuellen Korrekturwert KW_S_I noch nicht einen vorgegebenen
minimalen oder maximalen Wert erreicht hat oder bis ein Minimums
der Regelabweichung erreicht ist wirkt sich eine Änderung
entsprechend der Regelparameter des Reglers der zylinderindividuellen
Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Regeldifferenz D_LAM_I
in einer entsprechenden Änderung
des Regelwertes RW_S_I aus. Sind jedoch diese maximalen oder minimalen
Werte erreicht oder ist ein Minimum der Regelabweichung erreicht,
so wird bevorzugt der Regelwert RW_S_I auf einem neutralen Wert
zurückgesetzt
und anschließend
eine weiter an dem Eingang des Reglers anliegende zylinderindividuelle
Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Regeldifferenz D_LAM_I
abhängig
von den Regelparametern des Reglers einem Regelwert RW_D_I für einen
zylinderindividuellen Korrekturwert KW_D_I des Öffnungswinkelbereichs zugeordnet.
Dies ist jedoch nur notwendig, wenn noch die Regeldifferenz ungleich
null ist.
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In
einer alternativen Ausgestaltung kann die Stellgröße des Reglers
auch gleichzeitig sowohl der Regelwert RW_S_I für den zylinderindividuellen
Korrekturwert KW_S_I des Öffnungswinkelbereichs
des Impulsladeventils 18 als auch der Regelwert RW_D_I für den zylinderindividuellen
Korrekturwert KW_D_I des Öffnungswinkelbereichs
sein. Bezüglich
des Regelwerts RW_D_I für
den zylinderindividuellen Korrekturwert KW_D_I sollte die Regelung
dann deutlich langsamer sein als bezüglich des Regelwerts RW_S_I
für den
zylinderindividuellen Korrekturwert KW_S_I. Dies kann durch unterschiedlich
häufige Aktualisierung
der jeweils zugeordneten Regelgrößen und/oder
entsprechend angepasste Regelparameter erreicht werden.
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Ferner
ist in dem Block B7 eine Vorsteuerung ausgebildet, die einen Vorsteuerwert
für den
zylinderindividuellen Korrekturwert KW_S_I des Öffnungsbeginns des Impulsladeventils 18 und
einen Vorsteuerwert VW_D_I für
den zylinderindividuellen Korrekturwert KW_D_I des Öffnungswinkelbereichs
erzeugt. Die Vorsteuerung des Blocks B7 ist bevorzugt so ausgebildet,
dass bei der geringsten Regelabweichung des Reglers, wenn dessen
Stellgröße der Regelwert
RW_S_I für
den zylinderindividuellen Korrekturwert KW_S_I des Öffnungsbeginns
ist der Vorsteuerwert VW_S_I analog zu dem Block B5 angepasst wird.
Die Vorsteuerung ist ferner so ausgebildet, dass bei der jeweils
geringsten Regelabweichung der Vorsteuerwert VW_D_I für den zylinderindividuellen
Korrekturwert KW_D_I des Öffnungswinkelbereichs
angepasst wird, die Stellgröße des Reglers
der Regelwert RW_D_I für
den zylinderindividuellen Korrekturwert KW_D_I des Öffnungswinkelbereichs
ist. Auch diese Anpassung des Vorsteuerwertes VW_D_I erfolgt analog
zu dem Block B5. Bevorzugt ist die Vorsteuerung des Blocks B7 so
ausgebildet, dass die Vorsteuerwerte VW_S_I und VW_D_I jeweils in
stationären
Betriebszuständen
der Brennkraftmaschine ermittelt werden.
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In
einem Block B8 wird der Korrekturwert KW_S_I des Öffnungswinkelbereichs
abhängig
von dem Regelungswert RW_S_I und dem Vorsteuerwert VW_S_I und vorzugsweise
durch Summenbildung dieser Werte ermittelt.
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In
einem Block B9 wird der zylinderindividuelle Korrekturwert KW_D_I
des Öffnungswinkelbereichs
abhängig
von dem Regelwert RW_D_I und dem Vorsteuerwert VW_D_I ermittelt.
Dies erfolgt ebenfalls bevorzugt mittels Summenbildung.
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Bevorzugt
werden die zylinderindividuellen Korrekturwerte KW_S_I, KW_D_I in
den Blöcken
B8 beziehungsweise B9 in dem stationären Betriebszustand der Brennkraftmaschine
abhängig
von dem Vorsteuerwert VW_S_I und dem Regelwert RW_S_I beziehungsweise
dem Vorsteuerwert VW_D_I und dem Regelwert RW_D_I ermittelt. Außerhalb
des stationären
Betriebszustands werden bevorzugt die zylinderindividuellen Korrekturwerte
KW_S_I, KW_D_I lediglich abhängig
von den jeweiligen Vorsteuerwerten VW_S_I beziehungsweise VW_D_I
ermittelt.
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In
einem Block B10 wird dann abhängig
von den zylinderindividuellen Korrekturwerten KW_S_I, KW_D_I des Öffnungsbeginns
und des Öffnungswinkelbereichs
des Impulsladeventils 18, dem weiteren Korrekturwert KW_D_ALL
für den Öffnungswinkelbereich
und weiteren Betriebsgrößen der
Brennkraftmaschine, wie der Drehzahl N, einem unter anderem abhängig von
der Fahrpedalstellung des Fahrpedals 7 ermittelten Sollwertes
TQ_SP des von der Brennkraftmaschine aufzubringenden Drehmoments
oder einem Sollwert des Luftmassenstrom MAF_SP und einem Betriebsmodus
MOD der Brennkraftmaschine ein zylinderindividueller Öffnungsbeginn
S_I des Impulsladeventils 18 und ein zylinderindividueller Öffnungswinkelbereich
D_I des Impulsladeventils 18 ermittelt. Dies erfolgt vorzugsweise
mittels eines Beobachters, der vorzugsweise Kennfelder umfasst.
Der zylinderindividuelle Öffnungsbeginn
S_I und der zylinderindividuelle Öffnungswinkelbereich D_I wird
somit in dem Block B10 für
jedes den unterschiedlichen Zylinder Z1 bis Z4 zugeordnete Impulsladeventil 18 ermittelt.
Dementsprechend werden auch die zylinderindividuellen Korrekturwerte
KW_S_I und KW_D_I des Öffnungsbeginns
und des Öffnungswinkelbereichs
des Impulsladeventils 18 und die Regelwerte RW_S_I, RW_D_I
und die Vorsteuerwerte VW_S_I und VW_D_I für jedes Impulsladeventil 18 separat
berechnet.
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Eine
weitere Ausführungsform
der Steuereinrichtung ist anhand des Blockschaltbilds der 3 beschrieben.
Im folgenden wird nur auf die Unterschiede zu der Ausführungsform
gemäß der 2 eingegangen.
Die Regeldifferenz, die dem Regler des Blocks B7 zugeführt wird
ist die Differenz des Sollwertes LAM_SP, der für alle Zylinder Z1 bis Z4 der
Brennkraftmaschine vorgegeben ist und des zylinderindividuell erfassten
Luft/Kraftstoff-Verhältnisses
LAM_I. In dem Block B10 wird der jeweilige zylinderindividuelle Öffnungsbeginn
S_I und der jeweilige zylinderindividuelle Öffnungswinkelbereich D_I nicht abhängig von
dem weiteren Korrekturwert KW_D_ALL dem Öffnungswinkelbereich ermittelt.
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In
weiteren alternativen Ausführungsformen der
Steuereinrichtung können
auch andere Ansteuergrößen zylinderindividuell
für die
Impulsladeventile 18 in dem Block B10 ermittelt wer den.
Dementsprechend sind dann auch die Korrekturwerte und Regelwerte
und Vorsteuerwerte angepasst.
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Unter
dem Öffnungswinkelbereich
des jeweiligen Impulsladeventils 18 wird der Kurbelwellenwinkelbereich
bezeichnet, während
dessen das Impulsladeventil 18 in seiner Offenstellung
ist, in der es den Querschnitt des Saugrohres 13 freigibt.
Der Öffnungsbeginn
ist derjenige Kurbelwellenwinkel, bei dem das Impulsladeventil 18 seine
Schaltstellung von der Schließstellung
zu der Offenstellung wechselt. In der Schließstellung verschließt das Impulsladeventil 18 das
jeweilige Saugrohr 13.